(1) Značilnosti trdega spajkanja Težave pri polikristalnem spajkanju z grafitom in diamantom so zelo podobne tistim pri keramičnem spajkanju.V primerjavi s kovino je spajka težko zmočiti grafitne in diamantne polikristalne materiale, njen koeficient toplotnega raztezanja pa se zelo razlikuje od koeficienta splošnih strukturnih materialov.Oba se segrejeta neposredno v zraku, oksidacija ali karbonizacija pa se pojavi, ko temperatura preseže 400 ℃.Zato je treba uporabiti vakuumsko spajkanje, stopnja vakuuma pa ne sme biti manjša od 10-1pa.Ker trdnost obeh ni visoka, lahko pride do razpok, če med spajkanjem pride do toplotne obremenitve.Poskusite izbrati dodajno kovino za spajkanje z nizkim koeficientom toplotnega raztezanja in strogo nadzorujte hitrost hlajenja.Ker površine takšnih materialov ni enostavno zmočiti z navadnimi dodanimi kovinami za trdo spajkanje, je mogoče na površino grafitnih in diamantnih polikristalnih materialov nanesti plast 2,5 ~ 12,5 um debelega W, Mo in drugih elementov s površinsko modifikacijo (vakuumski premaz , ionsko razprševanje, plazemsko razprševanje in druge metode) pred spajkanjem in z njimi tvorijo ustrezne karbide ali pa se lahko uporabijo visokoaktivna dodajna kovina za spajkanje.
Grafit in diamant imata veliko stopenj, ki se razlikujejo po velikosti delcev, gostoti, čistosti in drugih vidikih ter imajo različne lastnosti trdega spajkanja.Poleg tega, če temperatura polikristalnih diamantnih materialov preseže 1000 ℃, se polikristalno razmerje obrabe začne zmanjševati in se razmerje obrabe zmanjša za več kot 50%, ko temperatura preseže 1200 ℃.Zato je treba pri vakuumskem spajkanju diamanta temperaturo spajkanja nadzorovati pod 1200 ℃, stopnja vakuuma pa ne sme biti manjša od 5 × 10-2Pa.
(2) Izbira polnila za trdo spajkanje temelji predvsem na uporabi in površinski obdelavi.Pri uporabi kot toplotno odpornega materiala je treba izbrati dodano kovino za trdo spajkanje z visoko temperaturo spajkanja in dobro toplotno odpornostjo;Za materiale, odporne proti kemični koroziji, so izbrana dodajna kovina za trdo spajkanje z nizko temperaturo spajkanja in dobro odpornostjo proti koroziji.Za grafit po obdelavi površinske metalizacije se lahko uporabi spajka iz čistega bakra z visoko duktilnostjo in dobro odpornostjo proti koroziji.Aktivna spajka na osnovi srebra in bakra ima dobro omočljivost in fluidnost za grafit in diamant, vendar je delovna temperatura spajkanega spoja težko preseči 400 ℃.Za grafitne komponente in diamantna orodja, ki se uporabljajo med 400 ℃ in 800 ℃, se običajno uporabljajo polnilne kovine na osnovi zlata, paladija, mangana ali titana.Za spoje, ki se uporabljajo med 800 ℃ in 1000 ℃, je treba uporabiti polnila na osnovi niklja ali svedra.Kadar se komponente grafita uporabljajo nad 1000 ℃, se lahko uporabijo čista kovinska dodajna kovina (Ni, PD, Ti) ali zlitina dodajnih kovin, ki vsebujejo molibden, Mo, Ta in druge elemente, ki lahko tvorijo karbide z ogljikom.
Za grafit ali diamant brez površinske obdelave se lahko za neposredno spajkanje uporabijo aktivne dodane kovine v tabeli 16.Večina teh dodajnih kovin je binarnih ali ternarnih zlitin na osnovi titana.Čisti titan močno reagira z grafitom, ki lahko tvori zelo debelo karbidno plast, njegov koeficient linearne razteznosti pa je precej drugačen od koeficienta grafita, ki zlahka povzroči razpoke, zato ga ni mogoče uporabiti kot spajko.Dodatek Cr in Ni k Ti lahko zmanjša tališče in izboljša omočljivost keramike.Ti je trojna zlitina, sestavljena predvsem iz Ti Zr z dodatkom TA, Nb in drugih elementov.Ima nizek koeficient linearne ekspanzije, kar lahko zmanjša napetost pri spajkanju.Trikomponentna zlitina, sestavljena predvsem iz Ti Cu, je primerna za trdo spajkanje grafita in jekla, spoj pa ima visoko odpornost proti koroziji.
Tabela 16 dodajnih kovin za trdo spajkanje grafita in diamanta
(3) Postopek trdega spajkanja Metode trdega spajkanja grafita lahko razdelimo v dve kategoriji, ena je trdo spajkanje po površinski metalizaciji, druga pa je trdo spajkanje brez površinske obdelave.Ne glede na uporabljeno metodo je treba zvar pred montažo predhodno obdelati, površinske kontaminante grafitnih materialov pa očistiti z alkoholom ali acetonom.V primeru površinskega metaliziranega spajkanja je treba na grafitno površino s plazemskim razprševanjem nanesti plast Ni, Cu ali plast Ti, Zr ali molibdenovega disilicida, nato pa za spajkanje uporabiti dodajno kovino na osnovi bakra ali dodajno kovino na osnovi srebra. .Neposredno trdo spajkanje z aktivno spajko je trenutno najbolj razširjena metoda.Temperaturo spajkanja lahko izberete glede na spajko, navedeno v tabeli 16. Spajko lahko vpnete na sredino spajkanega spoja ali blizu enega konca.Pri spajkanju s kovino z velikim koeficientom toplotnega raztezanja se lahko kot vmesni vmesni sloj uporabi Mo ali Ti z določeno debelino.Prehodna plast lahko povzroči plastično deformacijo med segrevanjem spajkanja, absorbira toplotno obremenitev in prepreči pokanje grafita.Na primer, Mo se uporablja kot prehodni spoj za vakuumsko trdo spajkanje grafitnih in hasteloinskih komponent.Uporablja se spajka B-pd60ni35cr5 z dobro odpornostjo na korozijo in sevanje s staljeno soljo.Temperatura spajkanja je 1260 ℃ in temperatura se vzdržuje 10 minut.
Naravni diamant je mogoče neposredno spajkati z b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 in drugimi aktivnimi spajkami.Trdo spajkanje je treba izvesti v vakuumu ali zaščiti z nizkim argonom.Temperatura spajkanja ne sme preseči 850 ℃ in izbrati je treba hitrejšo hitrost segrevanja.Čas zadrževanja pri temperaturi trdega spajkanja ne sme biti predolg (običajno približno 10 s), da se izognete nastanku neprekinjene tik plasti na vmesniku.Pri trdem spajkanju diamanta in legiranega jekla je treba za prehod dodati plastično vmesno plast ali plast zlitine z nizko ekspanzijo, da preprečite poškodbe diamantnih zrn zaradi prekomerne toplotne obremenitve.Orodje za struženje ali vrtalno orodje za ultra natančno obdelavo je izdelano s postopkom spajkanja, pri katerem se na jekleno telo spajka 20 ~ 100 mg diamanta z majhnimi delci, trdnost spoja pri spajkanju pa doseže 200 ~ 250 mpa.
Polikristalni diamant je mogoče spajkati s plamenom, visoko frekvenco ali vakuumom.Za rezanje kovine ali kamna z diamantno krožno žago je treba uporabiti visokofrekvenčno trdo spajkanje ali plamensko spajkanje.Izbrati je treba dodajno kovino za aktivno spajkanje Ag Cu Ti z nizkim tališčem.Temperaturo spajkanja je treba nadzorovati pod 850 ℃, čas segrevanja ne sme biti predolg in sprejeta je počasna stopnja hlajenja.Polikristalni diamantni svedri, ki se uporabljajo pri naftnem in geološkem vrtanju, imajo slabe delovne pogoje in prenašajo velike udarne obremenitve.Izberete lahko dodano kovino za trdo spajkanje na osnovi niklja in kot vmesni sloj za vakuumsko spajkanje uporabite čisto bakreno folijo.Na primer, 350 ~ 400 kapsul s stebrastim polikristalnim diamantom 4,5 ~ 4,5 mm je spajkanih v perforacije jekla 35CrMo ali 40CrNiMo, da se oblikujejo rezalni zobje.Sprejeto je vakuumsko spajkanje, stopnja vakuuma pa ni manjša od 5 × 10-2Pa, temperatura spajkanja je 1020 ± 5 ℃, čas zadrževanja je 20 ± 2 min, strižna trdnost trdega spoja pa je večja od 200 mpa.
Med spajkanjem je treba za sestavljanje in pozicioniranje čim bolj uporabiti lastno težo zvara, da kovinski del pritisne na grafit ali polikristalni material na zgornjem delu.Pri uporabi vpenjala za pozicioniranje mora biti material vpenjala material s koeficientom toplotnega raztezanja, podobnim kot pri zvaru.
Čas objave: 13. junij 2022