(1) Hartlöteigenschaften Die beim Hartlöten von polykristallinem Graphit und Diamant auftretenden Probleme sind denen sehr ähnlich, denen man beim Hartlöten von Keramik begegnet.Im Vergleich zu Metall ist Lötmittel schwierig, polykristalline Graphit- und Diamantmaterialien zu benetzen, und sein Wärmeausdehnungskoeffizient unterscheidet sich stark von dem allgemeiner Strukturmaterialien.Die beiden werden direkt an der Luft erhitzt, und wenn die Temperatur 400 ℃ übersteigt, tritt eine Oxidation oder Karbonisierung auf.Daher muss Vakuumlöten angewendet werden, und der Vakuumgrad darf nicht weniger als 10-1 Pa betragen.Da die Festigkeit beider nicht hoch ist, können bei thermischer Belastung während des Lötens Risse auftreten.Versuchen Sie, Hartlote mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten auszuwählen, und kontrollieren Sie streng die Abkühlgeschwindigkeit.Da die Oberfläche solcher Materialien nicht leicht von gewöhnlichen Hartlotmetallen benetzt werden kann, kann eine Schicht aus 2,5 ~ 12,5 um dickem W, Mo und anderen Elementen auf der Oberfläche von polykristallinen Graphit- und Diamantmaterialien durch Oberflächenmodifikation (Vakuumbeschichtung) abgeschieden werden , Ionensputtern, Plasmaspritzen und andere Verfahren) vor dem Löten und bilden damit entsprechende Karbide, oder es können hochaktive Hartlote verwendet werden.
Graphit und Diamant haben viele Qualitäten, die sich in Partikelgröße, Dichte, Reinheit und anderen Aspekten unterscheiden und unterschiedliche Löteigenschaften aufweisen.Wenn die Temperatur von polykristallinen Diamantmaterialien 1000 ℃ übersteigt, beginnt das polykristalline Verschleißverhältnis zu sinken, und das Verschleißverhältnis nimmt um mehr als 50% ab, wenn die Temperatur 1200 ℃ übersteigt.Daher muss beim Vakuumlöten von Diamant die Löttemperatur unter 1200 ℃ geregelt werden, und der Vakuumgrad darf nicht weniger als 5 × 10-2 Pa betragen.
(2) Die Auswahl des Hartlots richtet sich hauptsächlich nach der Verwendung und der Oberflächenbearbeitung.Bei Verwendung als hitzebeständiger Werkstoff ist das Hartlot mit hoher Löttemperatur und guter Hitzebeständigkeit zu wählen;Für chemisch korrosionsbeständige Materialien werden Hartlote mit niedriger Löttemperatur und guter Korrosionsbeständigkeit ausgewählt.Für den Graphit nach der Oberflächenmetallisierungsbehandlung kann reines Kupferlot mit hoher Duktilität und guter Korrosionsbeständigkeit verwendet werden.Aktivlote auf Silber- und Kupferbasis haben eine gute Benetzbarkeit und Fließfähigkeit gegenüber Graphit und Diamant, aber die Betriebstemperatur der gelöteten Verbindung ist schwierig, 400 ℃ zu überschreiten.Für Graphitbauteile und Diamantwerkzeuge, die zwischen 400 ℃ und 800 ℃ verwendet werden, werden normalerweise Lote auf Goldbasis, Palladiumbasis, Manganbasis oder Titanbasis verwendet.Für Verbindungen, die zwischen 800 ℃ und 1000 ℃ verwendet werden, müssen Füllmetalle auf Nickel- oder Bohrbasis verwendet werden.Wenn Graphitkomponenten über 1000 ℃ verwendet werden, können reine Metallfüllmetalle (Ni, PD, Ti) oder Legierungsfüllmetalle verwendet werden, die Molybdän, Mo, Ta und andere Elemente enthalten, die mit Kohlenstoff Karbide bilden können.
Für Graphit oder Diamant ohne Oberflächenbehandlung können die Aktivlote in Tabelle 16 zum Direktlöten verwendet werden.Die meisten dieser Füllmetalle sind binäre oder ternäre Legierungen auf Titanbasis.Reines Titan reagiert stark mit Graphit, das eine sehr dicke Carbidschicht bilden kann, und sein linearer Ausdehnungskoeffizient unterscheidet sich stark von dem von Graphit, das leicht Risse erzeugt, sodass es nicht als Lot verwendet werden kann.Die Zugabe von Cr und Ni zu Ti kann den Schmelzpunkt senken und die Benetzbarkeit mit Keramiken verbessern.Ti ist eine ternäre Legierung, die hauptsächlich aus Ti Zr besteht, mit dem Zusatz von TA, Nb und anderen Elementen.Es hat einen niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten, der die Lötspannung reduzieren kann.Die hauptsächlich aus Ti Cu bestehende ternäre Legierung eignet sich zum Hartlöten von Graphit und Stahl, und die Verbindung hat eine hohe Korrosionsbeständigkeit.
Tabelle 16 Hartlote zum Direktlöten von Graphit und Diamant
(3) Lötprozess Die Lötverfahren für Graphit können in zwei Kategorien eingeteilt werden, eine ist das Löten nach der Oberflächenmetallisierung und die andere das Löten ohne Oberflächenbehandlung.Unabhängig davon, welches Verfahren verwendet wird, muss die Schweißkonstruktion vor dem Zusammenbau vorbehandelt werden, und die Oberflächenverunreinigungen von Graphitmaterialien müssen mit Alkohol oder Aceton sauber gewischt werden.Beim Oberflächenmetallisierungslöten muss eine Schicht aus Ni, Cu oder eine Schicht aus Ti, Zr oder Molybdändisilizid auf die Graphitoberfläche durch Plasmaspritzen plattiert werden, und dann muss ein Lot auf Kupferbasis oder ein Lot auf Silberbasis zum Löten verwendet werden .Das Direktlöten mit Aktivlot ist derzeit das am weitesten verbreitete Verfahren.Die Löttemperatur kann entsprechend dem in Tabelle 16 angegebenen Lot ausgewählt werden. Das Lot kann in der Mitte der Lötverbindung oder nahe einem Ende geklemmt werden.Beim Löten mit einem Metall mit großem Wärmeausdehnungskoeffizienten kann Mo oder Ti mit einer bestimmten Dicke als Zwischenpufferschicht verwendet werden.Die Übergangsschicht kann während der Löterwärmung eine plastische Verformung erzeugen, thermische Spannungen absorbieren und Graphitrisse vermeiden.Beispielsweise wird Mo als Übergangsverbindung zum Vakuumlöten von Graphit- und Hastelloyn-Komponenten verwendet.Es wird B-pd60ni35cr5-Lot mit guter Beständigkeit gegen Salzschmelzenkorrosion und Strahlung verwendet.Die Löttemperatur beträgt 1260 ℃ und die Temperatur wird 10 Minuten gehalten.
Naturdiamant kann direkt mit b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 und anderen Aktivloten gelötet werden.Das Löten muss unter Vakuum oder unter Argonschutz durchgeführt werden.Die Löttemperatur sollte 850 °C nicht überschreiten und eine schnellere Aufheizrate sollte gewählt werden.Die Haltezeit bei der Löttemperatur sollte nicht zu lang sein (im Allgemeinen etwa 10 s), um die Bildung einer durchgehenden Tic-Schicht an der Grenzfläche zu vermeiden.Beim Löten von Diamant und legiertem Stahl sollte eine Kunststoffzwischenschicht oder eine Legierungsschicht mit geringer Ausdehnung als Übergang hinzugefügt werden, um eine Beschädigung der Diamantkörner durch übermäßige thermische Belastung zu verhindern.Das Drehwerkzeug oder Bohrwerkzeug für die Ultrapräzisionsbearbeitung wird durch einen Lötprozess hergestellt, bei dem 20 bis 100 mg Diamant mit kleinen Partikeln auf den Stahlkörper gelötet werden, und die Verbindungsfestigkeit der Lötverbindung erreicht 200 bis 250 MPa
Polykristalliner Diamant kann durch Flamme, Hochfrequenz oder Vakuum gelötet werden.Hochfrequenzlöten oder Flammlöten sollte für Diamant-Kreissägeblätter zum Schneiden von Metall oder Stein verwendet werden.Ag Cu Ti Aktivhartlot mit niedrigem Schmelzpunkt ist zu wählen.Die Löttemperatur sollte unter 850 ℃ geregelt werden, die Aufheizzeit sollte nicht zu lang sein und eine langsame Abkühlgeschwindigkeit sollte angenommen werden.Polykristalline Diamantmeißel, die bei Erdöl- und geologischen Bohrungen verwendet werden, weisen schlechte Arbeitsbedingungen auf und sind enormen Stoßbelastungen ausgesetzt.Als Zwischenschicht für das Vakuumlöten kann ein Hartlot auf Nickelbasis gewählt und reine Kupferfolie verwendet werden.Beispielsweise werden 350 bis 400 Kapseln Ф 4,5 bis 4,5 mm säulenförmiger polykristalliner Diamant in die Perforationen von 35CrMo- oder 40CrNiMo-Stahl gelötet, um Schneidzähne zu bilden.Es wird Vakuumlöten angewendet, und der Vakuumgrad beträgt nicht weniger als 5 × 10-2 Pa, die Löttemperatur beträgt 1020 ± 5 ° C, die Haltezeit beträgt 20 ± 2 Minuten und die Scherfestigkeit der Lötverbindung ist größer als 200 MPa
Während des Lötens muss das Eigengewicht des Schweißteils so weit wie möglich für die Montage und Positionierung verwendet werden, damit das Metallteil den Graphit oder das polykristalline Material am oberen Teil drückt.Wenn die Vorrichtung zum Positionieren verwendet wird, muss das Material der Vorrichtung ein Material mit einem ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Schweißteil sein.
Postzeit: 13. Juni 2022