Pájení žáruvzdorných kovů

1. Pájení

Pro pájení UV lze použít všechny druhy pájek s teplotou nižší než 3000 °C a pro součástky s teplotou nižší než 400 °C lze použít pájky na bázi mědi nebo stříbra. Pro součástky používané v rozmezí 400 °C až 900 °C se obvykle používají přídavné kovy na bázi zlata, manganu, manganu, palladia nebo vrtáku. Pro součástky používané nad 1000 °C se většinou používají čisté kovy, jako je Nb, Ta, Ni, Pt, PD a Mo. Provozní teplota součástek pájených platinovou pájkou dosahuje 2150 °C. Pokud se po pájení provede difuzní zpracování při 1080 °C, maximální provozní teplota může dosáhnout 3038 °C.

Většina pájek používaných k pájení natvrdo (Mo) může být použita i pro pájení molybdenu (Mo) a pájky na bázi mědi nebo stříbra lze použít pro součástky Mo pracující pod 400 °C. Pro elektronická zařízení a nekonstrukční součástky pracující při teplotách 400 ~ 650 °C lze použít pájky Cu Ag, Au Ni, PD Ni nebo Cu Ni. Pro součástky pracující při vyšších teplotách lze použít přídavné kovy na bázi titanu nebo jiných čistých kovů s vysokým bodem tání. Je třeba poznamenat, že přídavné kovy na bázi manganu, kobaltu a niklu se obecně nedoporučují, aby se zabránilo tvorbě křehkých intermetalických sloučenin v pájených spojích.

Pokud se pod 1000 °C používají komponenty na bázi TA nebo Nb, lze zvolit vstřikované materiály na bázi mědi, manganu, kobaltu, titanu, niklu, zlata a palladia, včetně pájek Cu Au, Au Ni, PD Ni a Pt Au_ Ni a Cu Sn, které mají dobrou smáčivost s TA a Nb, dobrou tvorbu pájecích švů a vysokou pevnost spoje. Protože přídavné kovy na bázi stříbra mají tendenci pájecí kovy křehnout, je třeba se jim co nejvíce vyhnout. U komponentů používaných mezi 1000 °C a 1300 °C by se jako přídavné kovy pro pájení měly zvolit čisté kovy Ti, V, Zr nebo slitiny na bázi těchto kovů, které s nimi tvoří nekonečné množství pevné a kapalné látky. Při vyšší provozní teplotě lze zvolit přídavný kov obsahující HF.

W. Viz tabulka 13 pro pájení přídavných kovů pro Mo, Ta a Nb za vysoké teploty.

Tabulka 13 Pájecí přídavné kovy pro pájení žáruvzdorných kovů za vysokých teplot

2. Technologie pájení

Před pájením natvrdo je nutné pečlivě odstranit oxid z povrchu žáruvzdorného kovu. Lze použít mechanické broušení, pískování, ultrazvukové čištění nebo chemické čištění. Pájení natvrdo by se mělo provést ihned po čištění.

Vzhledem k inherentní křehkosti materiálu W (w) je třeba s díly W při montáži komponentů zacházet opatrně, aby se zabránilo jejich zlomení. Aby se zabránilo tvorbě křehkého karbidu wolframu, je třeba se vyhnout přímému kontaktu mezi W a grafitem. Před svařováním je třeba odstranit předpětí způsobené předběžným svařováním nebo svařováním. W se při stoupání teploty velmi snadno oxiduje. Během pájení musí být dostatečně vysoký stupeň vakua. Pokud se pájení provádí v teplotním rozsahu 1000 ~ 1400 °C, stupeň vakua nesmí být nižší než 8 × 10⁻³ Pa. Pro zlepšení teploty přetavování a provozní teploty spoje lze proces pájení kombinovat s difuzním zpracováním po svařování. Například k pájení W při 1180 °C se používá pájka b-ni68cr20si10fel. Po třech difuzních ošetřeních 1070 ℃/4h, 1200 ℃/3,5h a 1300 ℃/2h po svařování může provozní teplota pájeného spoje dosáhnout více než 2200 ℃.

Při montáži pájeného spoje molybdenu je třeba vzít v úvahu malý koeficient tepelné roztažnosti a mezera spoje by měla být v rozmezí 0,05 ~ 0,13 mm. Pokud se používá přípravek, zvolte materiál s malým koeficientem tepelné roztažnosti. K rekrystalizaci molybdenu dochází při pájení plamenem, v peci s řízenou atmosférou, vakuové peci, indukční peci a odporovém ohřevu, když teplota rekrystalizace překročí teplotu rekrystalizace nebo když teplota rekrystalizace klesne v důsledku difúze pájecích prvků. Proto, když se teplota pájení blíží teplotě rekrystalizace, čím kratší je doba pájení, tím lépe. Při pájení nad teplotou rekrystalizace molybdenu je nutné kontrolovat dobu pájení a rychlost chlazení, aby se zabránilo praskání způsobenému příliš rychlým chlazením. Při použití pájení kyslíko-acetylenovým plamenem je ideální použít směsné tavidlo, tj. průmyslové tavidlo pro pájení boritanů nebo stříbra a vysokoteplotní tavidlo obsahující fluorid vápenatý, které může dosáhnout dobré ochrany. Metoda spočívá v tom, že se nejprve na povrch molybdenu nanese vrstva stříbrného tavidla pro pájení a poté se nanese vysokoteplotní tavidlo. Stříbrné pájecí tavidlo je aktivní v nižším teplotním rozsahu a aktivní teplota vysokoteplotního tavidla může dosáhnout 1427 ℃.

Součásti z TA nebo Nb se přednostně pájejí ve vakuu, přičemž stupeň vakua není menší než 1,33 × 10⁻² Pa. Pokud se pájení provádí pod ochranou inertního plynu, musí být důkladně odstraněny nečistoty z plynu, jako je oxid uhelnatý, amoniak, dusík a oxid uhličitý. Při pájení nebo odporovém pájení na vzduchu se musí použít speciální přídavný kov a vhodné tavidlo. Aby se zabránilo kontaktu TA nebo Nb s kyslíkem při vysoké teplotě, lze na povrch nanést vrstvu kovové mědi nebo niklu a provést odpovídající difuzní žíhání.