|
| |
|
Слаботочка Книги 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 [43] 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 с поджатием деталей давлением 15 МПа, с выдержкой при температуре пайки 2-6 ч. При таком режиме проис\одит полное растворение никеля в молибдене с образованием твердого раствора, в швах не образуется хрупких зон. и соединения выдерживают многократные нагревы до 2600 С. Соединения молибдена, паянные легкоплавкими оловянно-свинцовыми припоями с применением флюсов на основе водного раствора хлористого цинка, могут работать при темперарурах не более 150 X. Для пайки соеди нений м ол и бде н а, работающих при температурах 650 °С, применяют припои: Ag-Р; Ag-Си; Ag Ci!-Ni-Li. Пайку производят погружением в расплавленный припой или газовой горелкой. Пайка ниобия и его сплавов. Высокие коррозионная стойкость в сильных кислотах и в расплавленных щелочных металлах, стойкость при сбл>чении, сверхпроводимость и другие свойства делают ниобий и его сплавы весьма ценными консгрукцион-нымн материалами для ракетостроения, химического аппаратостроення и других областей техники. Предел прочности ниобия Ов= 400 МПа, относительное удлинение б 30 %, Тпл = 2500 т: При высокотемпературном отжиге ниобия (1450 X и выше) отмечается собирательная рекристаллизация, т. е. интенсивный рост зерна и появление выделений по границам зерен, ударная вязкость ниобия при этом снижается примерно в 20 раз. При нагреве на воздухе выше температуры 200 С ниобий заметно окисляется; с повышением температуры окисллеыость сильно возрастает. Резко!..- повышение окисляемости ниобия при ЮООХ 1! выше связано не только с увеличением скорости диффузии кислорода, но и с качественными изменениями, происхоляшими в структуре окиС1Ю1[ пленки При температуре 1000-1100Х происходит переход низкотемпературной модификации окисла а - N205 в высоко-температурнлю модификацию - NbjOo, соировождаюшийся значительным увеличением объема (в 2,7 раза), что приводит к возникновению внутренних напряжений и локальным разрушениям пленки и ее отслоению. Последнее и вызывает резкое повышение окисляемости ниобия. При nai реве ниобия наряду с его окислением происходят днфф\зня и растворение газов в металле. Предельная растворимость кислорода в ниобии (массовые доли) составляет: при 500 X - 0,25 ?о, при 1916 X - 0,72 %; азота при ЗООХ - 0,003 %. при 1500 X - 0,07 %. Образование гаэонасыщенного слоя приводит к резкому повышению твердости и ожижению пластичности ниобия. Значп тельно более высокими свойствами, чем ниобий, обладают сплавы на его основе. Для получения высокопрочных и пластичных паяных соедние1[1И1 целесообразно для панки ниобия применять чистые металлы: титан, ванадий, цирконий, которые образуют с ниобием неограниченные твердые растворы , На основе указанных металлов можно получить пластичные припои и жаропрочные паяные соединения, однако все oiiH слишком тугоплавки и требуют оборудования, позволяющего производить пайку в высоком вакууме при температурах 1600-1900 С. Поэ-Тому иногда для пайки ниобия применяют и более легкоплавкие припои, например, припой ка основе меди, содержащий 30 % Ni, 1-2% Fe; 1 - 2% Si; 0,2 % В и после длительной выдержки при температуре пайки (1500 X) обеспечивающий получение достаточно Прочных паяных соединений. Для пайки ниобия з среде аргона с точкой росы - 70С можно использовать сплавы системы Сг-Pd-Ge. Рекомендованы два сплава: 1) 50 % Сг; 30 о Pd; 20 о Ge, температура пайки 1450 С. вылерлка 5 мин; предст прочности соединения на срез при 1093 X 58 МПа, 2) 50 % Сг; Зо % Pd, to о Се, температура пайкр! 1450Х. выдержка 5 мин; предел прочноск соединения на срез при 1093 С 74 МПа Рекомен;;уется также припой для пайки ниобия, состоящий из 17 о Nb, V; 8% Сг; 2.3 %, Л1; Al-Ti- основа. Предел прочности Ов соединения равен 800 А\Па, относительное удлинение 6-4 %. Пайг.а встьфрама. Вольфрам и его сплавы, обла,1ая высгкои прочностью, жаропрочностью до температуры 2700 X и другими нениы.ми качествами, являются иеобхолимыми материалами а ряде областей техники, Металлический воль4 рам широко применяют Б ракетостроении, в электроламповой, радиотехнической н электровакуумной промышленности. Вольфрам широко используют о промышленности в чистом виде и в виде сплавов, он является наиболее тугоплавким металлом с Т л = 3410 X, имеет высокий предел прочности (Оц = = 500900 МПа), НВ 3200-4150. Недостатком вольфрама является его Хрупкость при 20 X (относительное удлинение и сужение равны нулю). Механическую обработку вольфрама можно производить только при температуре 300-500 °С, т. е. выше порога хрупкости. Пайку вольфрама неоСхо;имо стремиться производить при температурах Ниже температуры его рекристаллизации (1450 X), поскольку выше этой температуры прочность воль() рама значительно снижается. Мри сварке плавлением рекристаллизация вольфрама и его охрупчиванис неизбежны, поэтому применение пайки для изделий из вольфрама предпочтительнее. При соединении вольфрама с другими металлами основная трудность связана со значительным различием в ТКЛР. При 20 X вольфрам обладает высокой химической стойкостью, но при нагревании выше 400-500 X - окисляется с образование!! трехокиси вольфрама WO3. При пайке вольфрама требуется особо тщательная очистка его поверхности, которую производят механическими средствами или травлением в кислотах. Травить можно в смеси равных частей азотной и (Ьто-рнстоводородкон кислот с последующей промывкой в горячей воде или спирте Очисткч можно вести также в горячем растворе едкого натра или электролитическим метолом, применяя в качестве электролита разбавленный, раствор азотнокислого натрия (NaNOaJ. Способ очистки выбирают в зависи.мости от степени окисленности вольфрама. После тщательной очистки вольфрам успешно паяется во всех защитных 9* и восстановительных средах, но чаще в вакууме, так как при этом обеспечивается получение более плот[ых паяных швов. Для улучшения смачивания вольфрама расплавленными припоями iino-гдэ приУ1еияют предвари1е.1ыюе гальваническое покрытие его никелем или медью. Для высокотемпературной пайки вольфрама используют припои с температурой плавления до 3000 X, в том числе чистые металлы (тантал, ниобий, никель, медь) и сплавы (N1 - Т), Ni-Си, Мп-Ni-Со, Мо-В и др.). Учитывая склонность вольфрама к рекристаллизации, пайку его необходимо производить при максимальных скоростях нагрева с минимальной выдержкой при пайке. Наиболее перспективным способом соединения вольфрама является сочетание панки с последующей диффузионной обработкой В результате такой обработки получаются паяные соединения с высокой температурой распайки (вторичного расплавления паяного шва). При диффузионной обработке происходят диффузия, растворение, а также испарение отдельных компонентов. Например, марганец кипит при 2150 X и при этой же те.мпсрат\ ре полностью испаряется. Поэтому при диффузионной обработке швов, паянных припоями, содержащими марганец, повышение температуры вторичного расплавления достигается за счет испарения марганца. При правильном сочетании припоя, температуры пайки и времени выдержки можно получить паяные соединения с температурой вторичного расплавления \о 2760 С. Например, при пайке вольфрама при 100-1100 °С припоем платила - бор с добавкой порошка вольфрама в результате реактивной диффузии в шве образуется сплав, работоспособный при 2000 X Преимуществом этого припоя является то, что naiiKy воль-фрама можно производить при температуре ниже темиературы его рекристаллизации, т е. без снижения механических свойств вольфрама. Перспективным является метод диффузионной пайки, позволяюшнй ДО минимума уме1!ьшить тол шин у прослойки припоя в зазоре, в результате чего сокращается количество жидкой фазы в шве и уменьшается возможность образования хрупких зон. Для капиллярной пайки вольфрама в вакууме 10 Па или в аргоне марки А можно использовать стандартные серебряные припои ПСр 72, ПСр 62, ПСр 37,5; медно-никелевые припои БПр4. ПМ17, ПМ17А и припой на железной основе системы Fe-Мп. Наибольший предел прочности Ов = = 265 МПа при зазоре 0,15 мм обеспечивает припой ПСр 37,5. Соединения вольфрама, паянные чистым железом, могут надежно работать При 900 X. Соединения, паянные припоем, состоящим из 75 % Сг и 25 % V, успешно работают при 1200 °С. Возможно соединение вольфрама и при использовании в качестве припоев меди, марганца, олова и серебра, обеспечивающих высокую прочность соединений, получающуюся за счет насыщения шва вольфрамол!. Зерна вольфрама диспергируют вследствие адсороиионного понижения его прочности пол действием расплавов при -поев и спекаются в капиллярном зазоре. Для диффузионной пайки вольфрама рекомендованы три состава припоев, %: 1) 83,5 Ni, 6,5 Сг, 2,5 Fe, 3 В, 5 Si. 0,15 С (Гпл= 1066 °С); 2)68Мп, 16 Ni, 16 Со, 0,5В(Гпл = 1066 X); 3) 70 Ni, 20 Сг, 10 Si, 1 Fe (Гпл = 1185 С). Припои применяют в виде порошка. Пайку производят Б атмосфере водорода, выдержка при пайке 5 мин. Пайка циркония. Цирконий является относительно тугоплавким металлом с Jfijj = 1855 X, его плотность 6,4 г/см. Цирконий обладает сравнительно низким пределом прочности прн растяжении Си = 200-280 МПа. Прочность его ниже, чем у титана и железа, а твердость примерно одинакова. Добавки к цирконию молибдена, ниобия, тнтана улучшают его механические свойства. Цирконий и его сплавы пластичны, хорошо обрабатываются давлением, резанием, имеют высокую коррозионную стойкость б агрессивных средах. Близкие значения температурных коэффианентов объемного расширения циркониевых сплавов и некоторых диэлектриков позволяют использовать их для получения соединений со стеклом и керамикой. Эти свойства делают цирконий и его сплавы весьма ценным материалом в электронике и вакуумной технике. При 200 цирконий и его сплавы инертны по отношению к газам, но при повышенной температуре они взаимодействуют с кислородом, азотом и водородом, образуя окислы, нитриды и гидриды, Водород - единственный газ, реакция поглощения которого цирконием обратима. Максимальное насыщение циркония водородом происходит при 280-300 С; при нагреве в вакууме до 800 °С водород полностью удаляется. С азотом цирконий начинает взаи -модействовать с 400 °С. Наибольшее поглощение азота из воздуха происходит при 1000-1600 °С, Удалить азот из циркония При нагревании в вакууме до температуры 1300 X не удается. Реакция циркония с кислородом сопровождается образованием на его поверхности окисной пленки. Однако прн 450 Х окисная пленка растворяется в металле, вследствие чего происходит дальнейшее поглощение кислорода. Удалить кислород из циркония нагревом в вакууме не удается. Инертные газы - аргон и гелий - не растворяются в цирконии, но при недостаточной их чистоте цирконий окисляется и на его поверхности образуется слой окислов черно-синего цвед. Перед пайкой цирконий и его сплавы травят в смеси водных растворов плавиковой и азотной кислот (3 мм азотной, 5 мл плавиковой кислоты и 92 мл воды). Прн пайке циркония в аргоне или гелии последние необходимо предварительно очищать от примесей кислорода, водорода, азота и паров воды. Паять иир!<оний и его сплавы в вакууме можно при разрежении в камере пайкн не ниже 10 Па. При выборе припоя необходимо учитывать, что многие компоненты, входящие Б припой (Ag, Си, Si), активно ззаимоденстзуют с основным металлом с обрззованиеч химических соединений или легкоплавких эвтектик. Поэтому пайку циркония с медью, никелем, железом или коррозионно- стойкой сталью можно осуществлять без припоя .контактно-реактивным методом). Хотя соединения получаются и непрочными, чс обеупрчнвают герметичность и коррозионную стойкость. Многие припои активно растворяют цирконии, вызывая сильн\ ю эpc,ню или сквозное прошавлеиие тонкостенных конструкций. Сильной эрозии цирконий подвергается при пайке медью. Припои на основе титана не вызывает эрозии, так как титан с цирконием образуют твердые растворы. Припоями на основе титана .можно паять цирконий диффузионным методом. Для высокотемпературной пайкн циркония можно применять припои на основе золота Золото с цирконием реагируют при J065 C, Небольшое количество легирующих добавок железа, нинеля, .меди, образующих с золотом твердые растворы, снижает те.м-пературу пайки, но не изменяет .механические свойства паяных соединений, В качестве легирующих компонентов используют также ванадик! и Кобальт. -Эти элементы снижают те.мпе-ратуру пайки и уменьшают растворимость циркония в припое, т. е. образуют с цирконием твердые растворы, или эвтектику, при температуре, значительно превышающей температуру пайки. Для пайки циркония рекомен -дуются также припои системы Си-Pd с различными добавками (табл, Ь). fi. Припои для пайки циркония (без предварительного покрытия)
Легирование меди палладием и цирконием способствует уменьшению растворения основного .металла с припое, Температура плаЕления припоев 960- 1050 X, пайку циркония этими припоями осуществляют в вакууме 10 = Па, Припои обеспечивают вакуумную плотность состиненин циркония с железом, низко;, глеродистон сталью и никелем при 20 С и повышенных температурах. Пайку циркония этими )!рипоямн осуществляют без нанесения барьерных покрытий, что упрощает технологический процесс и повышает надежность соедннени!). Пайку циркония без барьерного покрытия производят и самофлюсую-шими серебряными припоями. Для предотвращения растворения циркония припоя.ми, вступающими с ним в активное взаимодействие, применяют промежуточные барьерные покрытия. В этом случае используют никелевое покрытие, которое имеет удовлетворительное сцепление с цирконием при условии предварительного травления поверхности детали в водных растворах фторида аммония и плавиковой кислоты, подогретых до 30-40 С, и последующего отжига а вакууме при 850-900 Х, Пайку по никелевому покрытию можно производить всеми легкоплавкими припоями, смачивающими никель, и высокотемпературными, но с температурой пайки, не превышающей 900 С, так как уже при температуре 960 С образуется легкоплавкая эвтетика. При пайке циркония припоя.ми на основе серебра по никелевому барьер-но.му покрытию обеспечиваются вакуумная плотность н предел прочности паяных соединений до 200 МПа. Для работы паяных соеди!1ений циркония при высокой темнерат\ре применяют более тугоплавкие барьерные покрытия, например, ниобий. Пайку по ниобиевому покрытию производят прн 1000-1200 С припоями систем Zr-Xi, Zr-Xi-Pd, Ti-Pd и др. При пайке циркония с ниобием, тaнтdлoм, мо.1ибденом и гафнием без нанесения барьерного покрытия при.меняют помпой систем Zr-V, Zr-Со и др (табл 7). Соединения, паянные этими припоями, сбесиечивают теплостойкость до 1200-1300 X. Пайка тантала. Тантал среди Других металлов выделяется исключитель. ной химической стойкостью в сильных кислотах н расплавах щелочных металлов, а также рядо.м других свойств.  Припои длА [1аЛки циркония
Он имеет Гпл - 2996 X, плотность 16,6 г/см, в отличие от вольфрама и молибдена обладает пластичностью. Тантал промышленной чистоты в отожженном состоянии при 20 С имеет предел прочности Ов = 420 МПа, относительное удлинение б - 25%; при ШХое = 140 МПа, Температура пластично-хрупкого тантала лежит ниже - 196 С. Кроме чистого тантала в промышленности применяют сплавы тантала с вольфрамом, ниобием, гафнием, которые достаточно пластичны. Относительное удлинение этих сплавов 6 = - 25-30 % (зависит от способа выплавки). Тантал и его сплавы используют в электротехнике и для изготовления нагревателей в вакуумных печах. Известно также применение чистого тантала и его сплавов с ниобием в химическом аппаратостроении При нагрене на воздухе тантал, так же как ниобий, начиная с 200-300 °С заметно окнстяется Наряду с окислением происходит Диффузия газов в металл, непосредственно иод окисной пленкой образуется газонасыш,енный слей, толщина которого зависит от температуры и времени нагрева. Тантал интенсивно поглотает газы при нагревании, поэтому при пайке тантала предпочтителен вакуум не ниже Ш - Па. В качестве припоев для пайки тан-тала целесообразно применять прежде всего такие металлы, как тнтан. ванадий, ниобий и молибден, которые образуют с танталом непрерывный ряд твердых растворов, что позволяет получить высокопрочные и пластичные паяные соединения. Из указанных металлов успешно применяют сплав, содержащий 85 % Ti и 15 % Мо, дающий возможность производить пайку при 1850°С Для диффузионной пайки сплава тантала с содержанием 1 % W в качестве припоя применяют чистый титан Припой в виде фольги укладывают в места соединений. Пайку производят Б печи При разрежении 10 - - 10 Па, температура пайки 1760 С. выдержка 10 мин. Температура вторичного расплавления шва после пайки поддерживалась 2092 С, предел прочности соединений при 1928 X 16,5 ЧПа Zt-ifl капиллярной пайкн используют припой на основе тактада с 40 0 Hf. Пайку вьшолняют при 2205 С с выдержк011 1 мин Для пайки тантала применяют прииои следующего состава. %: 20 Та. 5 Nb, 3W Пайк\ этим припоем осуществляют в вакууме 10 Па при 1000 °С с выдержкой 5 мин. П редел п роч и ости соединения н з срез Тср - 200 МПа, температура вторичной распайки 2000 °С Тантал можно паять по предвари тельно нанесенному слою серебра. Серебро в виде пасты наносят на тантал, после сушки и обжига при 600 С в течение I ч получают прочное сцепление. Обработанный таким образом тантал можно паять, например, с медью Предел прочности соединения достигает 50 МПа. Ввид) того что тантал трудно поддается пайке, его поверхность рекомендуется предварительно покрывать никелем или платиной. Пайку покрытых изделий можно вести с применением флюсов, в Среде инертных газов или вакууме. Пайка бериллия. Бериллий - лег-Kiiii металл (плотность 1,84 г/см), но имеет высокий предел прочности (560 МПа) и довольно высокую температуру плавления (1283 °С). Звиду высокой химической активности поверхность бериллия в атмосферных условиях покрывается окисной пленкой ВеО. Перед пайкой бериллия для удаления окислов его травят в растворе следующего состава: 450-500 мл ортофосфорной кислоты, 50-55 г хромового ангидрида и 20- 25 мл концентрированной серной кислоты. Раствор, подогретый до 50- 60 С, более активно снимает окисную пленку. Легкоплавкими припоями бериллий паяют с применением специальных флюсов, содержащих фториды и хлориды иинка. аммония или щелочноземельных металлов. Нагрев под пайку осуществляют быстро, поскольку применяемые флюсы быстро теряют свои свойства Перед панкой поверхности желательно лудить. Лужение и пайку произво.чят оловянно-свинцовыми припоями, содержащими цинк, индий или серебро. Пайку бериллия можно осуществить цинковыми или кадмиевыми припоями, которые хорошо растека-ются по поверхности бериллия и затекают в зазор. Для улучшения смачивания легк(Н1лавки и припоями с ис-нользованием флюса ЛК-2 бериллий покрывают гальваническим никелем. Бысокотемпер турную пайк; бериллия обычно производят Б вакууме 10 *-Па либо в тщательно очи-шенном аргоне кав 1елии, В качестве прииоев применяют эвтектический сплав алюминия с кремнием или се- ребра с медью. Пайку производят при температуре 785-1060 °С, выдержке 5- Юмин. Бериллий можно паять и по специально подготовленной поверхности, которую лудят магнием при 750 °С в аргоне. При этом на поверхности бериллия образуется окисная пленка MgBe. Пайку луженой поверх:ости производят в aprolie при температуре 750 °С алюминием, который в виде фольги закладывают между паяемыми поверхностями. Пайка бериллия алюминием с длительной выдержкой при температуре пайки (870 С) приводит к упрочнению паяного шва. Предел прочности постепенно повышается с 90 до 190 ЛШа при выдержке 96 ч. Другой способ пайки состоите предварительном покрытии бериллия медью или серебром. Покрытие произ-водятБ цианистых или кислотных растворах, металлизацией или погружением в расплав металла. Перед покрытием изделие травят в 5-10%-ном растворе плавиковой кислота и без промывки переносят в ванну для покрытия. Пайку по барьерному или луженому слою производят серебряными припоями в аргоне или вакууме. При пайке бериллия серебряными припоями получают предел прочности паяного шва Од = 100 МПа. При панке бериллия с другими металлами, на-п римес с никелеу: монель -металлом или с титаном, ори применении серебряных припоев прочность соединений Ов = 100-hl50 МПа, Серебряные припои применяют при пайке соединений, работающих при 20 Х. Для улучшения смачивания и растекания припоев в них вводят 0,2- 0.5 %D Li Для панки изделий из бериллия, работающих при аысоаи)£ тнипературах, припоями служат ciua-Бы бериллия с серебром титаноу или цирконием. Пайка алюминия и его сплавов. Атю-минии и его сплавы находят широкое применение для изготовления паяных конструкций в авиационной, электротехнической, радиотехнической и ряде других отраслей промышленности бсобенносги панки алюминиевых сплавов определяются такими факторами, как высокая стойкость окисной 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 [43] 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||