1. Припой
(1) Титан и его основные сплавы редко паяют мягким припоем. В качестве припоев для пайки в основном используются припои на основе серебра, алюминия, титана или циркония.
Припой на основе серебра в основном используется для компонентов с рабочей температурой менее 540 ℃. Соединения, выполненные с использованием чистого серебряного припоя, обладают низкой прочностью, легко растрескиваются, имеют плохую коррозионную и окислительную стойкость. Температура пайки припоем Ag-Cu ниже, чем у серебра, но смачиваемость снижается с увеличением содержания меди. Припой Ag-Cu, содержащий небольшое количество лития, может улучшить смачиваемость и степень легирования между припоем и основным металлом. Припой AG-Li обладает низкой температурой плавления и высокой восстановительной способностью. Он подходит для пайки титана и титановых сплавов в защитной атмосфере. Однако вакуумная пайка загрязняет печь из-за испарения лития. Припой Ag-5al- (0,5 ~ 1,0) Mn является предпочтительным припоем для тонкостенных компонентов из титановых сплавов. Паяное соединение обладает хорошей стойкостью к окислению и коррозии. Прочность на сдвиг соединений титана и титановых сплавов, спаянных припоем на основе серебра, показана в таблице 12.
Таблица 12. Параметры процесса пайки и прочность соединения титана и титановых сплавов.
Низкая температура пайки алюминиевым припоем исключает образование β-фазы титанового сплава, что снижает требования к выбору материалов и конструкций для пайки. Низкое взаимодействие между припоем и основным металлом приводит к незначительному растворению и диффузии, а также обеспечивает хорошую пластичность припоя и легкость его прокатки, что делает его очень подходящим для пайки радиаторов из титанового сплава, сотовых и ламинированных конструкций.
Флюсы на основе титана или титана-циркония обычно содержат медь, никель и другие элементы, которые могут быстро диффундировать в матрицу и реагировать с титаном во время пайки, что приводит к коррозии матрицы и образованию хрупкого слоя. Поэтому температуру и время выдержки при пайке следует строго контролировать, и по возможности их не следует использовать для пайки тонкостенных конструкций. B-ti48zr48be — типичный припой на основе титана-циркония. Он обладает хорошей смачиваемостью титаном, и основной металл не имеет тенденции к росту зерен во время пайки.
(2) В качестве припоев для пайки циркония и основных сплавов в основном используются b-zr50ag50, b-zr76sn24, b-zr95be5 и др., которые широко применяются при пайке труб из циркония в ядерных энергетических реакторах.
(3) Припой и защитная атмосфера из титана, циркония и основных сплавов позволяют получить удовлетворительные результаты в вакууме и инертной атмосфере (гелий и аргон). Для пайки в аргоновой защите следует использовать аргон высокой чистоты, а точка росы должна быть -54 ℃ или ниже. Для пламенной пайки необходимо использовать специальный флюс, содержащий фториды и хлориды металлов Na, K и Li.
2. Технология пайки
Перед пайкой поверхность необходимо тщательно очистить, обезжирить и удалить оксидную пленку. Толстый слой оксида следует удалять механическим методом, пескоструйной обработкой или методом обработки в расплавленной солевой ванне. Тонкий слой оксида можно удалить в растворе, содержащем 20–40% азотной кислоты и 2% плавиковой кислоты.
При пайке нельзя допускать контакта титана, циркония и их сплавов с воздухом на поверхности соединения. Пайку можно проводить под защитой вакуума или инертного газа. Может использоваться высокочастотный индукционный нагрев или нагрев в защитной среде. Индукционный нагрев является наилучшим методом для небольших симметричных деталей, тогда как пайка в печи более выгодна для крупных и сложных компонентов.
В качестве нагревательных элементов для пайки титана, циркония и их сплавов следует выбирать никель-хром, вольфрам, молибден, тантал и другие материалы. Во избежание загрязнения углеродом не следует использовать оборудование с открытым графитом в качестве нагревательных элементов. Приспособление для пайки должно быть изготовлено из материалов с хорошей высокотемпературной прочностью, коэффициентом теплового расширения, аналогичным титану или цирконию, и низкой реакционной способностью с основным металлом.
Дата публикации: 13 июня 2022 г.