1. Припой
Для пайки вольфрамовым припоем (W) можно использовать все виды припоев с температурой ниже 3000 ℃, а для компонентов с температурой ниже 400 ℃ можно использовать припои на основе меди или серебра; для компонентов, работающих при температуре от 400 ℃ до 900 ℃ обычно используются присадочные металлы на основе золота, марганца, палладия или бурового раствора; для компонентов, работающих при температуре выше 1000 ℃, в основном используются чистые металлы, такие как Nb, Ta, Ni, Pt, PD и Mo. Рабочая температура компонентов, спаянных припоем на основе платины, достигает 2150 ℃. Если после пайки провести диффузионную обработку при 1080 ℃, максимальная рабочая температура может достичь 3038 ℃.
Большинство припоев, используемых для пайки, подходят для пайки молибдена (Mo), а припои на основе меди или серебра – для молибденовых компонентов, работающих при температуре ниже 400 ℃. Для электронных устройств и неконструкционных деталей, работающих при температуре 400 ~ 650 ℃, можно использовать припои Cu Ag, Au Ni, PD Ni или Cu Ni. Для компонентов, работающих при более высоких температурах, можно использовать припои на основе титана или других чистых металлов с высокой температурой плавления. Следует отметить, что припои на основе марганца, кобальта и никеля, как правило, не рекомендуются во избежание образования хрупких интерметаллических соединений в паяных соединениях.
При использовании компонентов TA или Nb при температуре ниже 1000 ℃ можно выбрать припои на основе меди, марганца, кобальта, титана, никеля, золота и палладия, включая припои Cu Au, Au Ni, PD Ni и Pt Au_ Ni и Cu Sn обладают хорошей смачиваемостью для TA и Nb, хорошим формированием паяного шва и высокой прочностью соединения. Поскольку присадочные металлы на основе серебра имеют тенденцию делать припои хрупкими, их следует по возможности избегать. Для компонентов, используемых при температуре от 1000 ℃ до 1300 ℃, в качестве присадочных металлов для пайки следует выбирать чистые металлы Ti, V, Zr или сплавы на основе этих металлов, которые образуют с ними бесконечные твердые и жидкие состояния. При более высокой рабочей температуре можно выбрать присадочный металл, содержащий HF.
W. См. таблицу 13 для получения информации о припоях для Mo, Ta и Nb при высоких температурах.
Таблица 13. Припои для высокотемпературной пайки тугоплавких металлов
2. Технология пайки
Перед пайкой необходимо тщательно удалить оксид с поверхности тугоплавкого металла. Для этого можно использовать механическую шлифовку, пескоструйную обработку, ультразвуковую или химическую очистку. Пайку следует проводить сразу после очистки.
Из-за присущей W хрупкости, с деталями из W следует обращаться осторожно при сборке компонентов, чтобы избежать поломки. Чтобы предотвратить образование хрупкого карбида вольфрама, следует избегать прямого контакта между W и графитом. Предварительное напряжение, вызванное предсварочной обработкой или сваркой, должно быть устранено перед сваркой. W очень легко окисляется при повышении температуры. Степень вакуума во время пайки должна быть достаточно высокой. Если пайка выполняется в диапазоне температур 1000 ~ 1400 ℃, степень вакуума должна быть не менее 8 × 10-3 Па. Чтобы улучшить температуру переплава и рабочую температуру соединения, процесс пайки можно совместить с диффузионной обработкой после сварки. Например, припой b-ni68cr20si10fel используется для пайки W при 1180 ℃. После трех диффузионных обработок 1070 ℃ /4 ч, 1200 ℃ /3,5 ч и 1300 ℃ /2 ч после сварки рабочая температура паяного соединения может достигать более 2200 ℃.
При сборке паяного соединения Mo следует учитывать малый коэффициент теплового расширения, а зазор в соединении должен быть в диапазоне 0,05 ~ 0,13 мм. Если используется приспособление, выбирайте материал с малым коэффициентом теплового расширения. Рекристаллизация Mo происходит, когда пайка в пламени, печь с контролируемой атмосферой, вакуумная печь, индукционная печь и резистивный нагрев превышают температуру рекристаллизации или температура рекристаллизации снижается из-за диффузии припоя. Поэтому, когда температура пайки близка к температуре рекристаллизации, чем короче время пайки, тем лучше. При пайке выше температуры рекристаллизации Mo необходимо контролировать время пайки и скорость охлаждения, чтобы избежать растрескивания, вызванного слишком быстрым охлаждением. При пайке в пламени ацетилена идеальным вариантом является использование смешанного флюса, то есть промышленного боратного или серебряного флюса для пайки плюс высокотемпературного флюса, содержащего фторид кальция, который может обеспечить хорошую защиту. Метод заключается в нанесении на поверхность молибдена слоя серебряного флюса для пайки, а затем высокотемпературного флюса. Серебряный флюс для пайки активен в низкотемпературном диапазоне, а температура действия высокотемпературного флюса может достигать 1427 °C.
Пайку деталей из TA или Nb предпочтительно производить в вакууме, при этом степень вакуума должна быть не менее 1,33 × 10-2 Па. При пайке в среде инертного газа необходимо тщательно удалять такие примеси, как оксид углерода, аммиак, азот и углекислый газ. При пайке контактным или контактным припоем на воздухе следует использовать специальные припои и соответствующие флюсы. Для предотвращения контакта TA или Nb с кислородом при высоких температурах на поверхность можно нанести слой металлической меди или никеля и провести соответствующий диффузионный отжиг.
Время публикации: 13 июня 2022 г.