1. Припой
Для пайки вольфрамом можно использовать все виды припоев с температурой ниже 3000 ℃, а для компонентов с температурой ниже 400 ℃ — припои на основе меди или серебра; для компонентов, работающих при температурах от 400 ℃ до 900 ℃, обычно используются припои на основе золота, марганца, палладия или сверла; для компонентов, работающих при температурах выше 1000 ℃, в основном используются чистые металлы, такие как Nb, Ta, Ni, Pt, PD и Mo. Рабочая температура компонентов, припаянных платиновым припоем, достигает 2150 ℃. Если после пайки провести диффузионную обработку при 1080 ℃, максимальная рабочая температура может достигать 3038 ℃.
Большинство припоев, используемых для пайки, можно применять для пайки молибдена, а припои на основе меди или серебра — для компонентов из молибдена, работающих при температурах ниже 400 ℃; для электронных устройств и неконструкционных деталей, работающих при температурах 400–650 ℃, можно использовать припои CuAg, AuNi, PDNi или CuNi; 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 на основе ТА или Nb при температурах ниже 1000 ℃ можно выбрать припои на основе меди, марганца, кобальта, титана, никеля, золота и палладия, включая Cu Au, Au Ni, PD Ni и Pt Au_ Ni, а также Cu Sn, обладающие хорошей смачиваемостью по отношению к ТА и Nb, хорошим формированием паяного шва и высокой прочностью соединения. Поскольку припои на основе серебра склонны к хрупкости припоев, их следует по возможности избегать. Для компонентов, используемых при температурах от 1000 ℃ до 1300 ℃, в качестве припоев следует выбирать чистые металлы Ti, V, Zr или сплавы на основе этих металлов, образующие с ними бесконечные твердые и жидкие состояния. При более высоких рабочих температурах можно выбрать припой, содержащий HF.
W. См. таблицу 13 для припоев Mo, Ta и Nb при высоких температурах.
Таблица 13. Припои для высокотемпературной пайки тугоплавких металлов.
2. Технология пайки
Перед пайкой необходимо тщательно удалить оксиды с поверхности тугоплавкого металла. Для этого можно использовать механическую шлифовку, пескоструйную обработку, ультразвуковую очистку или химическую очистку. Пайку следует проводить сразу после очистки.
Из-за присущей вольфраму хрупкости, при сборке компонентов с вольфрамом следует обращаться осторожно, чтобы избежать поломки. Для предотвращения образования хрупкого карбида вольфрама следует избегать прямого контакта вольфрама с графитом. Перед сваркой необходимо устранить предварительное напряжение, возникающее в результате предварительной обработки или сварки. Вольфрам очень легко окисляется при повышении температуры. Степень вакуума при пайке должна быть достаточно высокой. При пайке в диапазоне температур 1000–1400 ℃ степень вакуума не должна быть менее 8 × 10⁻³ Па. Для повышения температуры переплавления и рабочей температуры соединения процесс пайки можно комбинировать с диффузионной обработкой после сварки. Например, для пайки вольфрама при температуре 1180 ℃ используется припой b-ni68cr20si10fel. После трех диффузионных обработок при 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 молибдена следует учитывать малый коэффициент теплового расширения, а зазор в соединении должен находиться в диапазоне 0,05–0,13 мм. Если используется зажим, следует выбирать материал с малым коэффициентом теплового расширения. Рекристаллизация молибдена происходит, когда температура пайки пламенем, в печи с контролируемой атмосферой, вакуумной печи, индукционной печи и при резистивном нагреве превышает температуру рекристаллизации или когда 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 молибдена необходимо контролировать время пайки и скорость охлаждения, чтобы избежать растрескивания, вызванного слишком быстрым охлаждением. При использовании кислородно-ацетиленовой пайки пламенем идеально использовать смешанный флюс, то есть промышленный боратный или серебряный припой в сочетании с высокотемпературным флюсом, содержащим фторид кальция, что обеспечивает хорошую защиту. Метод заключается в том, чтобы сначала нанести слой серебряного припоя на поверхность молибдена, а затем нанести высокотемпературный флюс. Серебряный припой обладает активностью в низкотемпературном диапазоне, а температура активности высокотемпературного флюса может достигать 1427 ℃.
Компоненты из ТА или Nb предпочтительно паять в вакууме, степень вакуума не менее 1,33 × 10⁻² Па. Если пайка проводится в защите инертного газа, необходимо строго удалять газовые примеси, такие как оксид углерода, аммиак, азот и диоксид углерода. При пайке или контактной пайке на воздухе следует использовать специальный припой и соответствующий флюс. Для предотвращения контакта ТА или Nb с кислородом при высокой температуре на поверхность можно нанести слой металлической меди или никеля и провести соответствующую диффузионную термообработку.
Дата публикации: 13 июня 2022 г.