Beste soldeermethoden voor titanium en titaniumlegeringen

Titanium en zijn legeringen, die zijn samengesteld uit elementen zoals ijzer, aluminium, vanadium en molybdeen, hebben uitstekende fysieke en mechanische eigenschappen zoals hoge sterkte, hoge hittebestendigheid en goede corrosieweerstand. Ze worden veel gebruikt in hightechgebieden zoals chemische technologie, scheepsbouwkunde, transport, geneeskunde, bouw, lucht- en ruimtevaart en militaire industrieën, en zijn belangrijke lichtgewicht structurele materialen. Onder hen is de lucht- en ruimtevaart een belangrijk downstream-toepassingsgebied.
Titanium en zijn legeringen zijn reactieve metalen en worden veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart-, petrochemische en nucleaire industrie. De belangrijkste problemen bij het hardsolderen van titanium en zijn legeringen zijn als volgt:
① De stabiele oxidefilm op het oppervlak. Titanium en zijn legeringen hebben een sterke affiniteit voor zuurstof en vormen gemakkelijk een stabiele oxidefilm op het oppervlak, die de bevochtiging en verspreiding van het soldeermateriaal belemmert. Daarom moet het tijdens het solderen worden verwijderd.
② Absorbeert gassen sterk. Titanium en zijn legeringen hebben de neiging om tijdens het verwarmingsproces waterstof, zuurstof en stikstof te absorberen, en hoe hoger de temperatuur, hoe sterker de absorptie, wat leidt tot een scherpe afname van de plasticiteit en taaiheid van titanium. Daarom moet het solderen worden uitgevoerd in een vacuüm of inerte atmosfeer.
③ Gemakkelijk om intermetaalverbindingen te vormen. Titanium en zijn legeringen kunnen met de meeste soldeermaterialen reageren en brosse verbindingen vormen, waardoor de verbindingen bros worden. Daarom is het soldeermateriaal dat wordt gebruikt voor het hardsolderen van andere materialen in principe niet geschikt voor het hardsolderen van reactieve metalen.
④ De structuur en eigenschappen zijn onderhevig aan verandering. Titanium en zijn legeringen ondergaan fasetransformatie en korrelvergroving tijdens verhitting. Hoe hoger de temperatuur, hoe ernstiger de vergroving, dus de temperatuur voor hardsolderen op hoge temperatuur mag niet te hoog zijn.
Samenvattend moet bij het hardsolderen van titanium en zijn legeringen aandacht worden besteed aan de verwarmingstemperatuur tijdens het hardsolderen. Over het algemeen mag de hardsoldeertemperatuur niet hoger zijn dan 950-1000 graden, en hoe lager de hardsoldeertemperatuur, hoe kleiner de impact op de eigenschappen van het basismateriaal. Voor afgeschrikte en getemperde legeringen kan het solderen ook worden uitgevoerd onder de voorwaarde dat de verouderingstemperatuur niet wordt overschreden.
Om oxidatie en zuurstof- en waterstofabsorptiereacties in de hardgesoldeerde verbinding te voorkomen, wordt het hardsolderen van titanium en titaniumlegeringen uitgevoerd in een vacuüm en inerte atmosfeer en wordt vlamsolderen over het algemeen niet gebruikt. Bij het solderen in vacuüm of chloor kunnen hoogfrequente verwarming, ovenverwarming en andere methoden worden gebruikt, die een hoge verwarmingssnelheid en een korte houdtijd hebben, wat resulteert in een dunnere laag verbindingen in de grensvlakzone en betere verbindingsprestaties. Daarom moeten de soldeertemperatuur en de houdtijd worden gecontroleerd om het soldeermateriaal in de opening te laten stromen.
De reden waarom het solderen van titanium en zijn legeringen het beste kan worden uitgevoerd in vacuüm en argon is dat hoewel titanium een ​​grote affiniteit voor zuurstof heeft, het in een vacuüm van 13,3 Pa een glad oppervlak kan verkrijgen dankzij het oplossen van de oxidefilm op het oppervlak.
Bij het hardsolderen in een argonatmosfeer en het hardsoldeertemperatuurbereik is 760-927 graden, is argon met hoge zuiverheid vereist om te voorkomen dat titanium verkleurt. Over het algemeen wordt vloeibaar argon in koelmiddelopslagcontainers gebruikt omdat het een hoge zuiverheid heeft.
Bij het hardsolderen van titanium en titaniumlegeringen vormen zich vaak broze intermetallische verbindingen op het grensvlak of in de soldeerspleet, waardoor de prestaties van de hardgesoldeerde verbinding afnemen. Diffusiebinding kan worden gebruikt om de prestaties van de hardgesoldeerde verbinding te verbeteren. Tijdens het hardsolderen wordt 50 μm dikke koperfolie, nikkelfolie of zilverfolie tussen de titaniumlegeringen geplaatst, die respectievelijk Cu-Ti-, Ni-Ti- en Ag-Ti-eutectica vormen door te vertrouwen op de contactreactie tussen titanium en deze metalen. Vervolgens worden deze brosse intermetaalverbindingen weggediffundeerd. De diffusiegebonden verbinding presteert relatief goed onder een bepaalde temperatuur en tijd.
Bovendien kunnen + -fase-titaniumlegeringen worden gebruikt in gegloeide, oplossingsbehandelde of verouderde toestand. Als uitgloeien na het hardsolderen nodig is, zijn er drie schema's beschikbaar: hardsolderen op of onder de gloeitemperatuur na het hardsolderen; hardsolderen bij een temperatuur boven de gloeitemperatuur en het toepassen van een gesegmenteerd koelproces in de hardsoldeercyclus om een ​​gloeistructuur te verkrijgen; en hardsolderen bij een temperatuur boven de gloeitemperatuur en daarna gloeien.