1. Lötmaterial
(1) Titan und seine Basislegierungen werden selten mit Weichlot gelötet. Die zum Löten verwendeten Lote umfassen hauptsächlich Silber-, Aluminium-, Titan- oder Titan-Zirkonium-Basis.
Silberbasiertes Lot wird hauptsächlich für Komponenten mit Betriebstemperaturen unter 540 °C verwendet. Verbindungen mit reinem Silberlot weisen eine geringe Festigkeit auf, neigen leicht zum Reißen und weisen eine geringe Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit auf. Die Löttemperatur von AgCu-Lot ist niedriger als die von Silber, aber die Benetzbarkeit nimmt mit steigendem Cu-Gehalt ab. Das AgCu-Lot mit einem geringen Li-Anteil kann die Benetzbarkeit und den Legierungsgrad zwischen Lot und Grundmetall verbessern. AGLi-Lot hat die Eigenschaften eines niedrigen Schmelzpunkts und einer hohen Reduzierbarkeit. Es eignet sich zum Löten von Titan und Titanlegierungen unter Schutzatmosphäre. Vakuumlöten verunreinigt jedoch den Ofen durch Li-Verdampfung. Ag-5al- (0,5 – 1,0) Mn-Lot ist das bevorzugte Lot für dünnwandige Komponenten aus Titanlegierungen. Die Lötverbindung weist eine gute Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit auf. Die Scherfestigkeit von Titan- und Titanlegierungsverbindungen, die mit silberbasiertem Lot gelötet wurden, ist in Tabelle 12 aufgeführt.
Tabelle 12 Lötprozessparameter und Verbindungsfestigkeit von Titan und Titanlegierungen
Die Löttemperatur von aluminiumbasiertem Lot ist niedrig, wodurch keine β-Phasenumwandlung der Titanlegierung auftritt. Die Anforderungen an die Auswahl von Materialien und Strukturen für Lötvorrichtungen werden reduziert. Die Wechselwirkung zwischen dem Füllmetall und dem Grundmetall ist gering und die Auflösung und Diffusion sind nicht offensichtlich, aber die Plastizität des Füllmetalls ist gut und es ist einfach, das Füllmetall und das Grundmetall zusammen zu rollen, sodass es sehr gut zum Löten von Heizkörpern, Wabenstrukturen und Laminatstrukturen aus Titanlegierungen geeignet ist.
Flussmittel auf Titan- oder Titan-Zirkonium-Basis enthalten in der Regel Cu, Ni und andere Elemente, die beim Löten schnell in die Matrix diffundieren und mit Titan reagieren können. Dies kann zu Matrixkorrosion und der Bildung einer spröden Schicht führen. Daher sollten Löttemperatur und Haltezeit beim Löten streng kontrolliert werden. B-ti48zr48be ist ein typisches TiZr-Lot. Es weist eine gute Benetzbarkeit mit Titan auf, und das Grundmetall neigt beim Löten nicht zum Kornwachstum.
(2) Hartlötfüllmetalle für Zirkonium und unedle Legierungen. Zum Hartlöten von Zirkonium und unedlen Legierungen gehören hauptsächlich B-ZR50AG50, B-ZR76SN24, B-ZR95BE5 usw., die häufig zum Hartlöten von Zirkoniumlegierungsrohren in Kernkraftreaktoren verwendet werden.
(3) Mit dem Lötflussmittel und der Schutzatmosphäre aus Titan, Zirkonium und unedlen Legierungen lassen sich im Vakuum und in inerter Atmosphäre (Helium und Argon) zufriedenstellende Ergebnisse erzielen. Für das Argon-Schutzgaslöten ist hochreines Argon zu verwenden, dessen Taupunkt -54 °C oder weniger betragen muss. Für das Flammlöten ist ein spezielles Flussmittel mit Fluorid und Chlorid der Metalle Na, K und Li zu verwenden.
2. Löttechnologie
Vor dem Löten muss die Oberfläche gründlich gereinigt, entfettet und die Oxidschicht entfernt werden. Dicke Oxidschichten können mechanisch, durch Sandstrahlen oder im Salzbad entfernt werden. Dünne Oxidschichten können in einer Lösung aus 20–40 % Salpetersäure und 2 % Flusssäure entfernt werden.
Titan, Zirkonium und deren Legierungen dürfen beim Löten nicht mit Luft in Berührung kommen. Das Löten kann unter Vakuum oder Schutzgas erfolgen. Hochfrequenzinduktionserwärmung oder Erhitzen unter Schutzgas kann verwendet werden. Induktionserwärmung ist die beste Methode für kleine symmetrische Teile, während das Löten im Ofen für große und komplexe Komponenten vorteilhafter ist.
Als Heizelemente zum Löten von Ti, Zr und deren Legierungen sind Ni, Cr, W, Mo, Ta und andere Materialien zu wählen. Geräte mit freiliegendem Graphit als Heizelemente dürfen nicht verwendet werden, um eine Kohlenstoffverschmutzung zu vermeiden. Die Lötvorrichtung muss aus Materialien mit guter Hochtemperaturfestigkeit, ähnlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Ti oder Zr und geringer Reaktivität mit unedlen Metallen bestehen.
Veröffentlichungszeit: 13. Juni 2022