(1) Charakteristiky pájení problémy spojené s grafitovým a diamantovým polykrystalickým pájením jsou velmi podobné těm, které se vyskytují u keramického pájení.Ve srovnání s kovem je pájka obtížně smáčitelná z grafitových a diamantových polykrystalických materiálů a její koeficient tepelné roztažnosti je velmi odlišný od koeficientu obecných konstrukčních materiálů.Oba se ohřívají přímo na vzduchu a když teplota překročí 400 ℃, dojde k oxidaci nebo karbonizaci.Proto by mělo být přijato vakuové pájení a stupeň vakua by neměl být menší než 10-1pa.Protože pevnost obou není vysoká, pokud dojde při pájení k tepelnému namáhání, může dojít k prasklinám.Pokuste se vybrat přídavný kov pro tvrdé pájení s nízkým koeficientem tepelné roztažnosti a přísně kontrolujte rychlost chlazení.Vzhledem k tomu, že povrch takových materiálů není snadné smáčet běžnými pájecími kovy, lze na povrch grafitových a diamantových polykrystalických materiálů nanést povrchovou úpravou (vakuové nanášení) vrstvu W, Mo a dalších prvků o tloušťce 2,5 ~ 12,5 um. iontové naprašování, plazmové stříkání a další metody) před pájením a tvořit s nimi odpovídající karbidy, nebo lze použít vysoce aktivní přídavné kovy pro pájení.
Grafit a diamant mají mnoho druhů, které se liší velikostí částic, hustotou, čistotou a dalšími aspekty a mají různé charakteristiky pájení.Kromě toho, pokud teplota polykrystalických diamantových materiálů překročí 1000 ℃, poměr polykrystalického opotřebení se začne snižovat a poměr opotřebení se sníží o více než 50 %, když teplota překročí 1200 ℃.Proto při vakuovém pájení diamantu musí být teplota pájení řízena pod 1200 ℃ a stupeň vakua nesmí být menší než 5 × 10-2Pa.
(2) Volba přídavného kovu pro tvrdé pájení je založena především na použití a povrchové úpravě.Při použití jako tepelně odolného materiálu je třeba zvolit přídavný kov pro tvrdé pájení s vysokou teplotou pájení a dobrou tepelnou odolností;Pro materiály odolné proti chemické korozi se volí přídavné kovy pro tvrdé pájení s nízkou teplotou pájení a dobrou odolností proti korozi.Pro grafit po povrchové metalizaci lze použít pájku z čisté mědi s vysokou tažností a dobrou odolností proti korozi.Aktivní pájka na bázi stříbra a mědi má dobrou smáčivost a tekutost pro grafit a diamant, ale provozní teplota pájeného spoje je obtížné překročit 400 ℃.Pro grafitové komponenty a diamantové nástroje používané mezi 400 ℃ a 800 ℃ se obvykle používají přídavné kovy na bázi zlata, paladia, manganu nebo titanu.Pro spoje používané mezi 800 ℃ a 1000 ℃ se použijí výplňové kovy na bázi niklu nebo vrtáku.Při použití grafitových komponent nad 1000 ℃ lze použít čisté kovové přídavné kovy (Ni, PD, Ti) nebo slitinové přídavné kovy obsahující molybden, Mo, Ta a další prvky, které mohou tvořit karbidy s uhlíkem.
Pro grafit nebo diamant bez povrchové úpravy lze aktivní přídavné kovy v tabulce 16 použít pro přímé pájení.Většina těchto přídavných kovů jsou binární nebo ternární slitiny na bázi titanu.Čistý titan silně reaguje s grafitem, který může vytvořit velmi silnou vrstvu karbidu, a jeho koeficient lineární roztažnosti je zcela odlišný od koeficientu lineární roztažnosti grafitu, který snadno vytváří trhliny, takže jej nelze použít jako pájku.Přídavek Cr a Ni k Ti může snížit bod tání a zlepšit smáčitelnost keramikou.Ti je ternární slitina, složená převážně z Ti Zr, s přídavkem TA, Nb a dalších prvků.Má nízký koeficient lineární roztažnosti, který může snížit napětí při pájení.Ternární slitina složená převážně z Ti Cu je vhodná pro pájení grafitu a oceli a spoj má vysokou odolnost proti korozi.
Tabulka 16 Přídavné kovy pro tvrdé pájení pro přímé pájení grafitu a diamantu
(3) Proces pájení Metody pájení grafitu lze rozdělit do dvou kategorií, jednou je pájení natvrdo po povrchové metalizaci a druhou je pájení bez povrchové úpravy.Bez ohledu na použitou metodu musí být svařenec před montáží předem upraven a povrchové nečistoty z grafitových materiálů otřeny alkoholem nebo acetonem.V případě pájení povrchovou metalizací se na grafitový povrch plazmovým nástřikem nanese vrstva Ni, Cu nebo vrstva Ti, Zr nebo disilicidu molybdenu a poté se k pájení použije přídavný kov na bázi mědi nebo přídavný kov na bázi stříbra. .Přímé pájení aktivní pájkou je v současnosti nejpoužívanější metodou.Teplotu pájení lze zvolit podle pájky uvedené v tabulce 16. Pájku lze upnout uprostřed pájeného spoje nebo blízko jednoho konce.Při pájení kovem s velkým koeficientem tepelné roztažnosti lze jako mezivrstvu použít Mo nebo Ti s určitou tloušťkou.Přechodová vrstva může způsobit plastickou deformaci během ohřevu pájením, absorbovat tepelné napětí a zabránit praskání grafitu.Například Mo se používá jako přechodový spoj pro vakuové pájení grafitových a hastelloynových komponentů.Je použita pájka B-pd60ni35cr5 s dobrou odolností proti korozi roztavené soli a záření.Teplota pájení je 1260 ℃ a teplota se udržuje po dobu 10 minut.
Přírodní diamant lze přímo pájet b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 a dalšími aktivními pájkami.Pájení se musí provádět pod vakuem nebo s nízkým obsahem argonu.Teplota pájení by neměla překročit 850 ℃ a měla by být zvolena vyšší rychlost ohřevu.Doba zdržení při teplotě pájení by neměla být příliš dlouhá (obecně asi 10 s), aby se zabránilo vytvoření souvislé vrstvy tik na rozhraní.Při pájení diamantu a legované oceli by měla být pro přechod přidána plastová mezivrstva nebo vrstva slitiny s nízkou roztažností, aby se zabránilo poškození diamantových zrn způsobeným nadměrným tepelným namáháním.Soustružnický nástroj nebo vyvrtávací nástroj pro ultra přesné obrábění se vyrábí procesem pájení, který připáje 20 ~ 100 mg diamantu s malými částicemi na ocelové tělo a pevnost spoje pájeného spoje dosahuje 200 ~ 250 mpa.
Polykrystalický diamant lze pájet plamenem, vysokou frekvencí nebo vakuem.Pro řezání kovu nebo kamene diamantovými kotoučovými pilovými kotouči je třeba použít vysokofrekvenční pájení nebo pájení plamenem.Je třeba zvolit aktivní přídavný kov pro tvrdé pájení Ag Cu Ti s nízkým bodem tavení.Teplota pájení musí být řízena pod 850 ℃, doba ohřevu nesmí být příliš dlouhá a musí být přijata pomalá rychlost chlazení.Polykrystalické diamantové bity používané v ropném a geologickém vrtání mají špatné pracovní podmínky a nesou velké rázové zatížení.Lze zvolit přídavný kov pro pájení na bázi niklu a jako mezivrstvu pro vakuové pájení lze použít fólii z čisté mědi.Například 350 ~ 400 kapslí Ф 4,5 ~ 4,5 mm sloupcový polykrystalický diamant je připájen do perforací oceli 35CrMo nebo 40CrNiMo za účelem vytvoření řezných zubů.Je použito vakuové pájení a stupeň vakua není menší než 5 × 10-2Pa, teplota pájení je 1020 ± 5 ℃, doba výdrže je 20 ± 2 min a pevnost pájecího spoje ve smyku je větší než 200 mpa
Při pájení natvrdo se k montáži a umístění co nejvíce využije vlastní tíha svařence, aby kovový díl stlačil grafit nebo polykrystalický materiál v horní části.Při použití upínače pro polohování musí být materiálem upínače materiál s koeficientem tepelné roztažnosti podobným svařenci.
Čas odeslání: 13. června 2022