Пайка нержавеющей стали

Пайка нержавеющей стали

1. Пайка

Основная проблема при пайке нержавеющей стали заключается в том, что оксидная пленка на поверхности серьезно влияет на смачивание и распространение припоя.Различные нержавеющие стали содержат значительное количество Cr, а некоторые также содержат Ni, Ti, Mn, Mo, Nb и другие элементы, которые могут образовывать различные оксиды или даже сложные оксиды на поверхности.Среди них оксиды Cr2O3 и TiO2 Cr и Ti достаточно стабильны и трудно удаляются.При пайке на воздухе для их удаления необходимо использовать активный флюс;При пайке в защитной атмосфере восстановление оксидной пленки возможно только в атмосфере высокой чистоты с низкой точкой росы и достаточно высокой температурой;При вакуумной пайке необходимо иметь достаточный вакуум и достаточную температуру для достижения хорошего эффекта пайки.

Другая проблема пайки нержавеющей стали заключается в том, что температура нагрева оказывает серьезное влияние на структуру основного металла.Температура нагрева при пайке аустенитной нержавеющей стали не должна быть выше 1150 ℃, в противном случае зерно сильно вырастет;Если аустенитная нержавеющая сталь не содержит стабильных элементов Ti или Nb и имеет высокое содержание углерода, следует также избегать пайки при температуре сенсибилизации (500 ~ 850 ℃).Для предотвращения снижения коррозионной стойкости из-за осаждения карбида хрома.Выбор температуры пайки для мартенситной нержавеющей стали более строг.Один из них заключается в согласовании температуры пайки с температурой закалки, чтобы объединить процесс пайки с процессом термообработки;Во-вторых, температура пайки должна быть ниже температуры отпуска, чтобы предотвратить размягчение основного металла во время пайки.Принцип выбора температуры пайки для дисперсионно-твердеющей нержавеющей стали такой же, как и для мартенситной нержавеющей стали, то есть температура пайки должна соответствовать системе термообработки для получения наилучших механических свойств.

В дополнение к двум вышеупомянутым основным проблемам существует тенденция к растрескиванию под напряжением при пайке аустенитной нержавеющей стали, особенно при пайке медно-цинковым присадочным металлом.Во избежание растрескивания под напряжением перед пайкой заготовка должна быть отожжена для снятия напряжения, а во время пайки заготовка должна быть равномерно нагрета.

2. Припой

(1) В соответствии с требованиями к использованию сварных изделий из нержавеющей стали, обычно используемые припои для сварных соединений из нержавеющей стали включают оловянно-свинцовый припой, припой на основе серебра, припой на основе меди, припой на основе марганца, припой на основе никеля. припой для пайки и припой для пайки драгоценных металлов.

Оловянно-свинцовый припой в основном используется для пайки нержавеющей стали и подходит для пайки с высоким содержанием олова.Чем выше содержание олова в припое, тем лучше его смачиваемость нержавеющей сталью.Прочность на сдвиг соединений нержавеющей стали 1Х18Н9Т, припаянных несколькими распространенными оловянно-свинцовыми припоями, указана в табл. 3. Из-за низкой прочности соединений они используются только для пайки деталей с небольшой несущей способностью.

Таблица 3 Прочность на сдвиг соединения нержавеющей стали 1Х18Н9Т, паяного оловянно-свинцовым припоем

Присадочные металлы на основе серебра являются наиболее часто используемыми припоями для пайки нержавеющей стали.Среди них наиболее широко используются присадочные металлы серебро-медь-цинк и серебро-медь-цинк-кадмий, поскольку температура пайки мало влияет на свойства основного металла.Прочность соединений из нержавеющей стали ICr18Ni9Ti, припаянных несколькими распространенными припоями на основе серебра, указана в таблице 4. Соединения из нержавеющей стали, припаянные припоями на основе серебра, редко используются в высокоагрессивных средах, а рабочая температура соединений обычно не превышает 300 ℃. .При пайке нержавеющей стали без никеля, чтобы предотвратить коррозию паяного соединения во влажной среде, следует использовать припой с большим содержанием никеля, такой как b-ag50cuzncdni.При пайке мартенситной нержавеющей стали, чтобы предотвратить размягчение основного металла, следует использовать припой с температурой пайки не выше 650 ℃, такой как b-ag40cuzncd.При пайке нержавеющей стали в защитной атмосфере для удаления оксидной пленки с поверхности можно использовать литийсодержащие флюсы для самопайки, такие как b-ag92culi и b-ag72culi.При пайке нержавеющей стали в вакууме, чтобы присадочный металл все еще имел хорошую смачиваемость, когда он не содержит легко испаряющихся элементов, таких как Zn и CD, можно использовать серебряный присадочный металл, содержащий такие элементы, как Mn, Ni и RD. выбрано.

Таблица 4. Прочность соединения нержавеющей стали ICr18Ni9Ti, паяного с присадочным металлом на основе серебра

Припои на основе меди, используемые для пайки различных сталей, представляют собой в основном чистую медь, медно-никелевый и медно-марганцево-кобальтовый припои.Припой из чистой меди в основном используется для пайки в условиях газовой защиты или вакуума.Рабочая температура соединения из нержавеющей стали не превышает 400 ℃, но соединение имеет плохую стойкость к окислению.Медно-никелевый припой в основном используется для пайки пламенем и индукционной пайки.Прочность паяного соединения из нержавеющей стали 1Х18Н9Т показана в таблице 5. Видно, что соединение имеет такую ​​же прочность, как и основной металл, а рабочая температура высокая.Присадочный припой Cu Mn в основном используется для пайки мартенситной нержавеющей стали в защитной атмосфере.Прочность соединения и рабочая температура сравнимы с припоем с присадочным металлом на основе золота.Например, соединение из нержавеющей стали 1Cr13, паяное припоем b-cu58mnco, имеет те же характеристики, что и такое же соединение из нержавеющей стали, паяное припоем b-au82ni (см. Таблицу 6), но стоимость производства значительно снижается.

Таблица 5 Прочность на сдвиг соединений из нержавеющей стали 1Cr18Ni9Ti, припаянных с высокотемпературным медным присадочным металлом

Таблица 6 Прочность на сдвиг паяного соединения из нержавеющей стали 1Cr13

Припои на основе марганца в основном используются для пайки в среде защитного газа, и требуется высокая чистота газа.Чтобы избежать роста зерен основного металла, следует выбирать соответствующий припой с температурой пайки ниже 1150 ℃.Удовлетворительный эффект пайки может быть получен для соединений из нержавеющей стали, припаянных припоем на основе марганца, как показано в таблице 7. Рабочая температура соединения может достигать 600 ℃.

Таблица 7 Прочность на сдвиг соединений из нержавеющей стали lcr18ni9fi, паяных с присадочным металлом на основе марганца

При пайке нержавеющей стали с присадочным металлом на основе никеля соединение имеет хорошие характеристики при высоких температурах.Этот присадочный металл обычно используется для пайки в среде защитного газа или вакуумной пайки.Чтобы преодолеть проблему, заключающуюся в том, что в паяном соединении во время формирования соединения образуется больше хрупких соединений, что серьезно снижает прочность и пластичность соединения, зазор в соединении должен быть минимизирован, чтобы элементы легко образовывали хрупкую фазу в процессе формирования соединения. припой полностью растворяется в основном металле.Чтобы предотвратить рост зерна основного металла из-за длительного времени выдержки при температуре пайки, после сварки могут быть приняты технологические меры кратковременной выдержки и диффузионной обработки при более низкой температуре (по сравнению с температурой пайки).

Присадочные металлы из благородных металлов, используемые для пайки нержавеющей стали, в основном включают присадочные металлы на основе золота и содержащие палладий присадочные металлы, из которых наиболее типичными являются b-au82ni, b-ag54cupd и b-au82ni, которые обладают хорошей смачиваемостью.Паяное соединение из нержавеющей стали обладает высокой термостойкостью и стойкостью к окислению, а максимальная рабочая температура может достигать 800 ℃.B-ag54cupd имеет схожие с b-au82ni характеристики и низкую цену, поэтому имеет тенденцию вытеснять b-au82ni.

(2) Поверхность нержавеющей стали во флюсе и в атмосфере печи содержит оксиды, такие как Cr2O3 и TiO2, которые можно удалить только с помощью высокоактивного флюса.При пайке нержавеющей стали оловянно-свинцовым припоем подходящим флюсом является водный раствор фосфорной кислоты или раствор оксида цинка в соляной кислоте.Время действия водного раствора фосфорной кислоты короткое, поэтому необходимо использовать метод быстрого нагрева при пайке.Флюсы Fb102, fb103 или fb104 можно использовать для пайки нержавеющей стали с присадочными металлами на основе серебра.При пайке нержавеющей стали с присадочным металлом на основе меди используется флюс fb105 из-за высокой температуры пайки.

При пайке нержавеющей стали в печи часто используется вакуумная атмосфера или защитная атмосфера, такая как водород, аргон и аммиак разложения.Во время вакуумной пайки вакуумное давление должно быть ниже 10-2 Па.При пайке в защитной атмосфере точка росы газа не должна быть выше -40°С. добавиться в атмосферу.

2. Технология пайки

Нержавеющая сталь должна быть очищена более тщательно перед пайкой, чтобы удалить жир и масляную пленку.Паять лучше сразу после очистки.

Для пайки нержавеющей стали можно использовать пламенный, индукционный и печной методы нагрева.Печь для пайки в печи должна иметь хорошую систему контроля температуры (требуется отклонение температуры пайки ± 6 ℃) и быстро охлаждаться.При использовании водорода в качестве защитного газа при пайке требования к водороду зависят от температуры пайки и состава основного металла, то есть чем ниже температура пайки, тем больше в основном металле стабилизатора и тем меньше роса. требуется точка водорода.Например, для мартенситных нержавеющих сталей типа 1Х13 и Х17Н2Т при пайке при 1000 ℃ требуется точка росы по водороду ниже -40 ℃;Для хромоникелевой нержавеющей стали 18-8 без стабилизатора точка росы водорода должна быть ниже 25 ℃ во время пайки при 1150 ℃;Однако для нержавеющей стали 1Cr18Ni9Ti, содержащей титановый стабилизатор, точка росы по водороду должна быть ниже -40 ℃ при пайке при 1150 ℃.При пайке с аргоновой защитой требуется более высокая чистота аргона.Если на поверхность нержавеющей стали нанести медь или никель, требования к чистоте защитного газа могут быть снижены.Чтобы обеспечить удаление оксидной пленки с поверхности нержавеющей стали, можно также добавить газовый флюс BF3, а также можно использовать литий- или борсодержащий самофлюсящий припой.При вакуумной пайке нержавеющей стали требования к степени вакуума зависят от температуры пайки.С увеличением температуры пайки требуемый вакуум может быть уменьшен.

Основным процессом обработки нержавеющей стали после пайки является очистка от остаточного флюса и ингибитора остаточного потока, а также, при необходимости, термическая обработка после пайки.В зависимости от используемого флюса и метода пайки остатки флюса можно смыть водой, очистить механически или химически.Если абразив используется для очистки остаточного флюса или оксидной пленки в зоне нагрева вблизи стыка, следует использовать песок или другие неметаллические мелкие частицы.Детали из мартенситной нержавеющей стали и дисперсионно-твердеющей нержавеющей стали нуждаются в термической обработке в соответствии со специальными требованиями к материалу после пайки.Соединения из нержавеющей стали, паяные присадочными металлами Ni Cr B и Ni Cr Si, после пайки часто обрабатывают диффузионной термообработкой, чтобы уменьшить требования к зазору при пайке и улучшить микроструктуру и свойства соединений.