Технологии

Пайка титана и титановых сплавов 

Перед пайкой и пайкой титана и титановых сплавов следует удалить тонкий слой оксида (пассивный слой), обычно присутствующий на поставляемых деталях. Для этого эффективным оказался следующий метод травления:

предварительная очистка ацетоном,

промыть водой,

рассол с 35% HNO3 + 5% HF + остаток H2O ,

промыть водой,

высушите теплым воздухом.

Особенно толстые слои окиси или окалины должны быть удалены механическими методами, такими как пескоструйная обработка, шлифовка или чистка щеткой, с последующим травлением, как описано выше. Очистку следует проводить непосредственно перед пайкой или пайкой мягким припоем и завершать тщательной промывкой и сушкой теплым воздухом.

Пайку лучше всего выполнять припоями на основе свинца и олова при рабочих температурах от 200 до 300 °C после электролитического или окунания покрытия контактных поверхностей медью или серебром для улучшения смачиваемости и адгезии.

Для непосредственного нанесения с помощью пламени или паяльника можно также использовать припои на основе алюминия и олова и олова и цинка.

При более высоких температурах, используемых при пайке, следует предотвращать образование интерметаллических фаз путем выбора соответствующего припоя.

Титан образует хрупкие интерметаллические фазы почти со всеми металлами в зоне сплавления. Единственным исключением является серебро, поэтому этот металл используется для промежуточных слоев и в качестве основного компонента ряда присадочных металлов для пайки титана. Кроме того, сплавы на основе серебра демонстрируют превосходные текучие и смачивающие свойства в сочетании с металлами на основе титана, что позволяет производить пайку деталей сложной формы.

Несмотря на хорошие смачивающие свойства, сплавы на основе серебра, как и сплавы на основе алюминия, имеют плохие коррозионные и прочностные свойства и поэтому используются только для неответственных соединений.

Коммерчески доступные присадочные металлы на основе титана Ti-Cu-Ni (15% Cu, 15% Ni) производят соединения, которые имеют практически те же механические и химические свойства, что и основной металл. Однако они имеют недостаток в виде ограниченной текучести и относительно высокой рабочей температуры 950°C. Усовершенствованный присадочный металл Ti-Cu-Ni, содержащий 20% Cu и 20% Ni, демонстрирует значительно улучшенные текучие свойства.

Снижение рабочих температур и хорошие механические свойства возможны при использовании сплавов на основе титана-циркония Ti-Zr-Cu-Ni. Однако из-за низких коррозионных характеристик их применение ограничено соединениями, где основным требованием является прочность.

Медно-титановый сплав CuTi30 также может использоваться для изготовления высокопрочных паяных соединений, однако недостатками здесь являются высокие требования к подготовке соединения, возникновение хрупких фаз в соединении и повреждение основного металла.

Источниками тепла для пайки мягким припоем являются ацетиленовые горелки, высокочастотные индукционные катушки, инфракрасные нагреватели, электрические дуги в среде инертного газа с графитовыми или вольфрамовыми электродами, в отдельных случаях — резистивный нагрев с помощью точечной сварки или нагрев в муфельных печах в среде аргона, а также высоковакуумные печи, особенно для пайки мягким припоем.

В качестве защитного газа следует использовать аргон со степенью чистоты не менее 99,99%.

Кроме того, важна влажность аргона. Часто это не указывается в анализе. Следует использовать только аргон с очень низкой влажностью. Точка росы должна быть ниже 50°C, если это возможно.

Если не используется вакуум или атмосфера инертного газа, то необходимы флюсы для растворения оксидного слоя и предотвращения дальнейшего газопоглощения. Для серебряных сплавов подходят флюсы, состоящие из смесей щелочных хлоридов и фторидов с небольшими добавками AgCl и CuCl2. AgCl разлагается, а серебро защищает поверхность титана.

Большинство флюсов защищены патентом, например, для пайки.

25-35 % LiF

10 до 37,5 % KCl и

37,5 - 55 % HKF 2

и для пайки

25 % NaCl,

20 % KCl,

5 % LiF,

6 % AgCl,

22 % ZnCl 2 и

22 % NH4Cl .

Несмотря на приведенную выше информацию, пайка титана и титановых сплавов требует большой осторожности и определенного опыта.

Основные трудности вызваны хрупкими интерметаллическими фазами, которые образуются при реакции присадочных металлов с титаном и серьезно ухудшают прочность и пластичность соединения. Кроме того, флюс также может не обеспечивать 100%-ной защиты от попадания атмосферных газов. Предварительные испытания должны проводиться на соответствующих образцах для подтверждения пригодности флюсов и присадочных металлов для выбранного метода пайки.

Более подробная информация о пайке титана и титановых сплавов приведена в следующих публикациях:

J. Breme, V. Wadewitz, U. Fink "Исследования образцов, соединенных с различными припоями" Труды Пятой международной конференции по титану, 1984 г. Опубликовано Deutsche Gesellschaft für Metallkunde, том 2, стр. 869/76

E. Lugscheider, L. Martinez "Паяние TiAl6V4 с припоями на основе Al, Ag, Au и Ti" Труды 18-й Международной конференции AWS-WRC по пайке и пайке; 23-27 марта 1987 г., Чикаго/США

Б. Норрис «Развитие технологий пайки титана» Труды Шестой международной конференции по титану, 1988 г. Опубликовано les éditions de physique, том 3, стр. 1209/13

Б. Вилаге, Д. Ашофф «Beitrag zur Festigkeitssteigerung von hochtemperaturgelöteten Titanwerkstoffen» Mat.-wiss. ты. Веркстоффтех. 20 (1989), С. 125/32

Э. Лугшайдер, Л. Мартинес «Löten - Stoffschlüssiges Fügen Moderner Werkstoffe am Beispiel von Titanlegierungen» VI-Berichte Nr. 734 (1989), С. 359/70

MW Ko, A. Suzumura, T. Onzawa «Пайка титана с использованием припоев на основе титана с низкой температурой плавления» Труды Международной конференции по титановым изделиям и их применению 1990 г., том 2, стр. 592/601, опубликовано Ассоциацией развития титана, Дейтон, Огайо

Deutsche Titan, ноябрь 2000 г.

https://www-ansatt-hig-no.translate.goog/henningj/materialteknologi/Lettvektdesign/materials/lvd-soldering%20and%20brazing%20Ti. htm