Spajkanje nerjavnega jekla

Spajkanje nerjavnega jekla

1. Spajkanje

Glavna težava pri spajkanju nerjavnega jekla je, da oksidni film na površini resno vpliva na vlaženje in širjenje spajke.Različna nerjavna jekla vsebujejo precejšnjo količino Cr, nekatera pa tudi Ni, Ti, Mn, Mo, Nb in druge elemente, ki lahko na površini tvorijo različne okside ali celo kompozitne okside.Med njimi sta oksida Cr2O3 in TiO2 iz Cr in Ti precej stabilna in ju je težko odstraniti.Pri spajkanju na zraku je treba za njihovo odstranitev uporabiti aktivni tok;Pri spajkanju v zaščitni atmosferi se lahko oksidni film zmanjša samo v atmosferi visoke čistosti z nizko točko rosišča in dovolj visoko temperaturo;Pri vakuumskem spajkanju je potrebno imeti dovolj vakuuma in zadostno temperaturo, da dosežemo dober učinek spajkanja.

Druga težava spajkanja nerjavnega jekla je, da temperatura segrevanja resno vpliva na strukturo osnovne kovine.Temperatura segrevanja spajkanja avstenitnega nerjavnega jekla ne sme biti višja od 1150 ℃, sicer bo zrno resno naraslo;Če avstenitno nerjavno jeklo ne vsebuje stabilnega elementa Ti ali Nb in ima visoko vsebnost ogljika, se je treba izogibati tudi spajkanju pri temperaturi občutljivosti (500 ~ 850 ℃).Za preprečevanje zmanjšanja odpornosti proti koroziji zaradi izločanja kromovega karbida.Izbira temperature spajkanja za martenzitno nerjavno jeklo je strožja.Prvi je uskladiti temperaturo trdega spajkanja s temperaturo kaljenja, tako da združimo postopek spajkanja s postopkom toplotne obdelave;Drugi je, da mora biti temperatura trdega spajkanja nižja od temperature kaljenja, da se osnovna kovina med spajkanjem ne zmehča.Načelo izbire temperature za spajkanje nerjavečega jekla, utrjenega z izločanjem, je enako kot pri martenzitnem nerjavnem jeklu, kar pomeni, da se mora temperatura spajkanja ujemati s sistemom toplotne obdelave, da se dosežejo najboljše mehanske lastnosti.

Poleg zgornjih dveh glavnih težav je pri spajkanju avstenitnega nerjavnega jekla nagnjenost k pokanju zaradi napetosti, zlasti pri spajkanju z bakrom in cinkom.Da bi se izognili napetostnim razpokam, je treba obdelovanec pred spajkanjem žariti brez napetosti, med spajkanjem pa mora biti obdelovanec enakomerno segret.

2. Material za spajkanje

(1) V skladu z zahtevami glede uporabe zvarov iz nerjavečega jekla običajno uporabljena dodajna kovina za trdo spajkanje za zvarjene izdelke iz nerjavnega jekla vključuje dodajno kovino za trdo spajkanje na osnovi kositra, dodajno kovino za trdo spajkanje na osnovi srebra, dodajno kovino za trdo spajkanje na osnovi bakra, dodajno kovino za trdo spajkanje na osnovi mangana, niklja dodajna kovina za trdo spajkanje in dodajna kovina za trdo spajkanje plemenitih kovin.

Kositrno svinčeno spajkanje se uporablja predvsem za spajkanje nerjavnega jekla in je primerno za visoko vsebnost kositra.Večja kot je vsebnost kositra v spajkah, boljša je njegova omočljivost na nerjavnem jeklu.Strižna trdnost spojev iz nerjavečega jekla 1Cr18Ni9Ti, spajkanih z več običajnimi kositrno-svinčevimi spajkami, je navedena v tabeli 3. Zaradi nizke trdnosti spojev se uporabljajo le za trdo spajkanje delov z majhno nosilnostjo.

Tabela 3 strižna trdnost spoja iz nerjavečega jekla 1Cr18Ni9Ti, spajkanega s kositrno svinčeno spajko

Dodajne kovine na osnovi srebra so najpogosteje uporabljene dodajne kovine za spajkanje nerjavnega jekla.Med njimi se najpogosteje uporabljajo srebro baker cink in srebro baker cink kadmij dodajne kovine, ker temperatura trdega spajkanja malo vpliva na lastnosti osnovne kovine.Trdnost spojev iz nerjavečega jekla ICr18Ni9Ti, spajkanih z več običajnimi spajkami na osnovi srebra, je navedena v tabeli 4. Spoji iz nerjavečega jekla, spajkani s spajkami na osnovi srebra, se redko uporabljajo v zelo jedkih medijih in delovna temperatura spojev na splošno ne presega 300 ℃. .Pri spajkanju nerjavnega jekla brez niklja je treba za preprečitev korozije spajkanega spoja v vlažnem okolju uporabiti dodajno kovino za spajkanje z več niklja, kot je b-ag50cuzncdni.Pri spajkanju martenzitnega nerjavnega jekla je treba za preprečitev mehčanja osnovne kovine uporabiti dodajno kovino za spajkanje s temperaturo spajkanja, ki ne presega 650 ℃, kot je b-ag40cuzncd.Pri spajkanju nerjavečega jekla v zaščitni atmosferi je za odstranitev oksidnega filma na površini mogoče uporabiti tok za samospajkanje, ki vsebuje litij, kot sta b-ag92culi in b-ag72culi.Pri trdem spajkanju nerjavnega jekla v vakuumu, da ima dodajna kovina še vedno dobro omočljivost, ko ne vsebuje elementov, kot sta Zn in CD, ki jih je enostavno izhlapeti, je mogoče uporabiti srebrno dodajno kovino, ki vsebuje elemente, kot so Mn, Ni in RD izbrano.

Tabela 4 trdnost spoja iz nerjavečega jekla ICr18Ni9Ti, spajkanega z dodajno kovino na osnovi srebra

Dodatna kovina za trdo spajkanje na osnovi bakra, ki se uporablja za spajkanje različnih jekel, je predvsem čisti baker, baker nikelj in baker, mangan, kobalt.Dodatna kovina za trdo spajkanje iz čistega bakra se uporablja predvsem za spajkanje pod zaščito pred plinom ali v vakuumu.Delovna temperatura spoja iz nerjavečega jekla ni višja od 400 ℃, vendar ima spoj slabo odpornost proti oksidaciji.Dodatna kovina za spajkanje iz bakrenega niklja se uporablja predvsem za plamensko in indukcijsko spajkanje.Trdnost spajkanega spoja iz nerjavečega jekla 1Cr18Ni9Ti je prikazana v tabeli 5. Vidi se, da ima spoj enako trdnost kot osnovna kovina, delovna temperatura pa je visoka.Dodatna kovina za trdo spajkanje Cu Mn se uporablja predvsem za spajkanje martenzitnega nerjavnega jekla v zaščitni atmosferi.Trdnost spoja in delovna temperatura sta primerljivi s tistimi, spajkanimi z dodajno kovino na osnovi zlata.Na primer, spoj iz nerjavečega jekla 1Cr13, spajkan s spajko b-cu58mnco, ima enako zmogljivost kot isti spoj iz nerjavečega jekla, spajkan s spajko b-au82ni (glejte tabelo 6), vendar so proizvodni stroški močno nižji.

Tabela 5 strižna trdnost spoja iz nerjavečega jekla 1Cr18Ni9Ti, spajkanega z visokotemperaturnim bakrenim osnovnim polnilom

Tabela 6 strižna trdnost spajkanega spoja iz nerjavečega jekla 1Cr13

Dodatna kovina za trdo spajkanje na osnovi mangana se večinoma uporablja za spajkanje v zaščiti s plinom, čistost plina pa mora biti visoka.Da bi se izognili rasti zrn osnovne kovine, je treba izbrati ustrezno dodano kovino za trdo spajkanje s temperaturo spajkanja, nižjo od 1150 ℃.Zadovoljiv učinek spajkanja je mogoče doseči pri spojih iz nerjavečega jekla, spajkanih s spajkami na osnovi mangana, kot je prikazano v tabeli 7. Delovna temperatura spoja lahko doseže 600 ℃.

Tabela 7 strižna trdnost spoja iz nerjavečega jekla lcr18ni9fi, spajkanega z dodatkom na osnovi mangana

Ko je nerjavno jeklo spajkano z polnilno kovino na osnovi niklja, ima spoj dobro delovanje pri visokih temperaturah.Ta dodajna kovina se običajno uporablja za trdo spajkanje z zaščito pred plinom ali vakuumsko spajkanje.Da bi premagali težavo, da se v spajkanem spoju med tvorbo spoja proizvede več krhkih spojin, kar resno zmanjša trdnost in plastičnost spoja, je treba spojno režo čim bolj zmanjšati, da se zagotovi, da elementi, ki jih je enostavno oblikovati, postanejo krhka faza v spoju. spajke popolnoma razpršijo v osnovno kovino.Da bi preprečili pojav rasti zrn navadne kovine zaradi dolgega časa zadrževanja pri temperaturi spajkanja, je mogoče po varjenju izvesti ukrepe postopka kratkotrajnega zadrževanja in difuzijske obdelave pri nižji temperaturi (v primerjavi s temperaturo za spajkanje).

Dodatna kovina za trdo spajkanje iz plemenitih kovin, ki se uporablja za spajkanje nerjavnega jekla, vključuje predvsem dodajne kovine na osnovi zlata in dodajne kovine, ki vsebujejo paladij, med katerimi so najbolj tipični b-au82ni, b-ag54cupd in b-au82ni, ki imajo dobro omočljivost.Spajkan spoj iz nerjavečega jekla ima visoko temperaturno trdnost in odpornost proti oksidaciji, najvišja delovna temperatura pa lahko doseže 800 ℃.B-ag54cupd ima podobne lastnosti kot b-au82ni in njegova cena je nizka, zato ponavadi nadomesti b-au82ni.

(2) Površina nerjavnega jekla v talilu in atmosferi peči vsebuje okside, kot sta Cr2O3 in TiO2, ki jih je mogoče odstraniti samo z uporabo talila z močno aktivnostjo.Ko je nerjavno jeklo spajkano s kositrno-svinčevo spajko, je primerno talilo vodna raztopina fosforne kisline ali raztopina klorovodikove kisline cinkovega oksida.Čas delovanja vodne raztopine fosforne kisline je kratek, zato je treba uporabiti metodo spajkanja s hitrim segrevanjem.Talila Fb102, fb103 ali fb104 se lahko uporabljajo za spajkanje nerjavnega jekla z dodanimi kovinami na osnovi srebra.Pri spajkanju nerjavnega jekla z dodajnim materialom na osnovi bakra se zaradi visoke temperature spajkanja uporablja fluks fb105.

Pri spajkanju nerjavnega jekla v peči se pogosto uporablja vakuumska atmosfera ali zaščitna atmosfera, kot so vodik, argon in razkrojni amoniak.Med vakuumskim spajkanjem mora biti vakuumski tlak nižji od 10-2Pa.Pri spajkanju v zaščitni atmosferi rosišče plina ne sme biti višje od -40 ℃ Če čistost plina ni zadostna ali temperatura spajkanja ni visoka, lahko majhna količina plinskega talila za spajkanje, kot je borov trifluorid dodati v ozračje.

2. Tehnologija spajkanja

Nerjaveče jeklo je treba pred spajkanjem strožje očistiti, da odstranimo vse maščobne in oljne filme.Bolje je spajkanje takoj po čiščenju.

Spajkanje nerjavečega jekla lahko sprejme metode plamenskega, indukcijskega in srednjega ogrevanja v peči.Peč za spajkanje v peči mora imeti dober sistem za nadzor temperature (odstopanje temperature spajkanja mora biti ± 6 ℃) in se lahko hitro ohladi.Ko se vodik uporablja kot zaščitni plin za trdo spajkanje, so zahteve za vodik odvisne od temperature spajkanja in sestave osnovne kovine, kar pomeni, da nižja kot je temperatura spajkanja, več osnovne kovine vsebuje stabilizatorja in nižje je rošenje potrebna je točka vodika.Na primer, za martenzitna nerjavna jekla, kot sta 1Cr13 in cr17ni2t, mora biti pri spajkanju pri 1000 ℃ rosišče vodika nižje od -40 ℃;Pri nerjavnem jeklu s kromovim nikljem 18-8 brez stabilizatorja mora biti rosišče vodika med spajkanjem pri 1150 ℃ nižje od 25 ℃;Vendar mora biti pri nerjavnem jeklu 1Cr18Ni9Ti, ki vsebuje titanov stabilizator, rosišče vodika nižje od -40 ℃ pri spajkanju pri 1150 ℃.Pri spajkanju z zaščito argona mora biti čistost argona višja.Če se na površino nerjavnega jekla nanese baker ali nikelj, se lahko zmanjša zahteva glede čistosti zaščitnega plina.Da bi zagotovili odstranitev oksidnega filma na površini nerjavečega jekla, lahko dodamo tudi plinski tok BF3, uporabimo pa lahko tudi spajko s samotokom, ki vsebuje litij ali bor.Pri vakuumskem spajkanju nerjavnega jekla so zahteve glede stopnje vakuuma odvisne od temperature spajkanja.S povišanjem temperature spajkanja se lahko zahtevani vakuum zmanjša.

Glavni postopek nerjavečega jekla po spajkanju je čiščenje preostalega fluksa in zaviralca preostalega toka ter po potrebi toplotna obdelava po spajkanju.Odvisno od uporabljenega talila in metode trdega spajkanja lahko ostanke talila speremo z vodo, mehansko ali kemično očistimo.Če se za čiščenje ostankov talila ali oksidnega filma v ogrevanem območju blizu spoja uporablja abrazivno sredstvo, je treba uporabiti pesek ali druge nekovinske drobne delce.Deli iz martenzitnega nerjavečega jekla in nerjavečega jekla, utrjenega z izločanjem, po spajkanju potrebujejo toplotno obdelavo v skladu s posebnimi zahtevami materiala.Spoji iz nerjavečega jekla, spajkani z dodajnimi kovinami Ni Cr B in Ni Cr Si, so po spajkanju pogosto obdelani z difuzijsko toplotno obdelavo, da se zmanjšajo zahteve za spajkalno režo in izboljšajo mikrostrukturo in lastnosti spojev.