1. Löten
Zum Wolframlöten können alle Arten von Loten mit Temperaturen unter 3000 °C verwendet werden, und für Komponenten mit Temperaturen unter 400 °C können Lote auf Kupfer- oder Silberbasis verwendet werden. Für Komponenten zwischen 400 °C und 900 °C werden üblicherweise Lote auf Gold-, Mangan-, Palladium- oder Bohrbasis verwendet. Für Komponenten über 1000 °C werden meist reine Metalle wie Nb, Ta, Ni, Pt, PD und Mo verwendet. Die Arbeitstemperatur von mit Platinlot gelöteten Komponenten hat 2150 °C erreicht. Wenn nach dem Löten eine Diffusionsbehandlung bei 1080 °C durchgeführt wird, kann die maximale Arbeitstemperatur 3038 °C erreichen.
Die meisten zum Löten verwendeten Lote eignen sich auch zum Löten von Molybdän. Kupfer- oder Silberlote eignen sich für Molybdän-Komponenten, die bei Temperaturen unter 400 °C arbeiten. Für elektronische Geräte und nicht strukturelle Teile, die bei Temperaturen von 400 bis 650 °C arbeiten, eignen sich Cu-Ag-, Au-Ni-, PD-Ni- oder Cu-Ni-Lote. Für Komponenten, die bei höheren Temperaturen arbeiten, eignen sich Titan- oder andere Reinmetall-Füllstoffe mit hohem Schmelzpunkt. Mangan-, Kobalt- und Nickel-Füllstoffe werden generell nicht empfohlen, um die Bildung spröder intermetallischer Verbindungen in den Lötverbindungen zu vermeiden.
Wenn TA- oder Nb-Komponenten unter 1000 °C verwendet werden, können Injektionsmaterialien auf Kupfer-, Mangan-, Kobalt-, Titan-, Nickel-, Gold- und Palladiumbasis ausgewählt werden, darunter Cu Au, Au Ni, PD Ni und Pt Au_Ni sowie Cu Sn-Lote, die eine gute Benetzbarkeit mit TA und Nb, eine gute Lötnahtbildung und eine hohe Verbindungsfestigkeit aufweisen. Da silberbasierte Füllmetalle dazu neigen, Lötmetalle spröde zu machen, sollten sie so weit wie möglich vermieden werden. Für Komponenten, die zwischen 1000 °C und 1300 °C verwendet werden, sollten als Lötfüllmetalle reine Metalle wie Ti, V, Zr oder Legierungen auf Basis dieser Metalle ausgewählt werden, die mit ihnen unendlich viele feste und flüssige Verbindungen bilden. Bei höheren Betriebstemperaturen kann das Füllmetall mit HF ausgewählt werden.
W. Hartlötfüllmetalle für Mo, Ta und Nb bei hohen Temperaturen finden Sie in Tabelle 13.
Tabelle 13 Hartlote für das Hochtemperaturlöten von Refraktärmetallen
2. Löttechnologie
Vor dem Löten muss das Oxid auf der Oberfläche des feuerfesten Metalls sorgfältig entfernt werden. Mögliche Methoden sind mechanisches Schleifen, Sandstrahlen, Ultraschallreinigung oder chemische Reinigung. Das Löten sollte unmittelbar nach der Reinigung erfolgen.
Aufgrund der inhärenten Sprödigkeit von Wolfram müssen Wolframteile bei der Montage vorsichtig behandelt werden, um Brüche zu vermeiden. Um die Bildung von sprödem Wolframkarbid zu verhindern, ist der direkte Kontakt zwischen Wolfram und Graphit zu vermeiden. Vorspannungen durch Vorschweißen oder Schweißen sind vor dem Schweißen zu entfernen. Wolfram oxidiert sehr leicht bei steigenden Temperaturen. Beim Löten muss ein ausreichend hoher Vakuumgrad eingehalten werden. Beim Löten im Temperaturbereich von 1000 bis 1400 °C darf der Vakuumgrad nicht unter 8 × 10-3 Pa liegen. Um die Wiederschmelztemperatur und die Betriebstemperatur der Verbindung zu verbessern, kann der Lötprozess nach dem Schweißen mit einer Diffusionsbehandlung kombiniert werden. Beispielsweise wird b-ni68cr20si10fel-Lot zum Löten von Wolfram bei 1180 °C verwendet. Nach drei Diffusionsbehandlungen von 1070 °C/4 h, 1200 °C/3,5 h und 1300 °C/2 h nach dem Schweißen kann die Betriebstemperatur der Lötverbindung über 2200 °C erreichen.
Der kleine Wärmeausdehnungskoeffizient sollte beim Zusammenbau der Lötverbindung von Mo berücksichtigt werden, und der Verbindungsspalt sollte im Bereich von 0,05 bis 0,13 mm liegen. Wenn eine Vorrichtung verwendet wird, wählen Sie ein Material mit einem kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Mo-Rekristallisation tritt auf, wenn Flammlöten, Ofen mit kontrollierter Atmosphäre, Vakuumofen, Induktionsofen und Widerstandserhitzung die Rekristallisationstemperatur überschreiten oder die Rekristallisationstemperatur aufgrund der Diffusion von Lötelementen sinkt. Daher ist es besser, wenn die Löttemperatur nahe der Rekristallisationstemperatur liegt, je kürzer die Lötzeit ist. Beim Löten über der Rekristallisationstemperatur von Mo müssen Lötzeit und Abkühlgeschwindigkeit kontrolliert werden, um Risse durch zu schnelles Abkühlen zu vermeiden. Beim Flammlöten mit Acetylen-Sauerstoff ist es ideal, gemischte Flussmittel zu verwenden, d. h. industrielles Borat- oder Silberlötflussmittel plus Hochtemperaturflussmittel mit Calciumfluorid, das einen guten Schutz bietet. Bei der Methode wird zunächst eine Schicht Silberlötflussmittel auf die Mo-Oberfläche aufgetragen und anschließend Hochtemperaturflussmittel. Das Silberlötflussmittel ist in einem niedrigeren Temperaturbereich aktiv, und die aktive Temperatur des Hochtemperaturflussmittels kann 1427 °C erreichen.
TA- oder Nb-Komponenten werden vorzugsweise unter Vakuum gelötet. Der Vakuumgrad sollte mindestens 1,33 × 10-2 Pa betragen. Erfolgt das Löten unter Schutzgas, müssen Gasverunreinigungen wie Kohlenmonoxid, Ammoniak, Stickstoff und Kohlendioxid strikt entfernt werden. Beim Löten oder Widerstandslöten an der Luft sind spezielle Lote und geeignete Flussmittel zu verwenden. Um den Kontakt von TA oder Nb mit Sauerstoff bei hohen Temperaturen zu verhindern, kann die Oberfläche mit einer Schicht aus metallischem Kupfer oder Nickel beschichtet und anschließend einer Diffusionsglühung unterzogen werden.
Veröffentlichungszeit: 13. Juni 2022