لحیم کاری فلزات نسوز

۱. لحیم کاری

انواع لحیم‌ها با دمای کمتر از ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد را می‌توان برای لحیم‌کاری سخت W استفاده کرد و لحیم‌های پایه مس یا نقره را می‌توان برای قطعات با دمای کمتر از ۴۰۰ درجه سانتیگراد استفاده کرد. فلزات پرکننده پایه طلا، پایه منگنز، پایه منگنز، پایه پالادیوم یا پایه مته معمولاً برای قطعاتی که بین ۴۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می‌شوند، استفاده می‌شوند. برای قطعاتی که بالای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می‌شوند، بیشتر از فلزات خالص مانند Nb، Ta، Ni، Pt، PD و Mo استفاده می‌شود. دمای کاری قطعات لحیم‌کاری شده با لحیم پایه پلاتین به ۲۱۵۰ درجه سانتیگراد رسیده است. اگر عملیات نفوذی ۱۰۸۰ درجه سانتیگراد پس از لحیم‌کاری انجام شود، حداکثر دمای کاری می‌تواند به ۳۰۳۸ درجه سانتیگراد برسد.

بیشتر لحیم‌های مورد استفاده برای لحیم‌کاری w می‌توانند برای لحیم‌کاری Mo نیز استفاده شوند و لحیم‌های پایه مس یا نقره را می‌توان برای قطعات Mo که در دمای زیر ۴۰۰ درجه سانتیگراد کار می‌کنند، استفاده کرد. برای دستگاه‌های الکترونیکی و قطعات غیرسازه‌ای که در دمای ۴۰۰ تا ۶۵۰ درجه سانتیگراد کار می‌کنند، می‌توان از لحیم‌های Cu Ag، Au Ni، PD Ni یا Cu Ni استفاده کرد. برای قطعاتی که در دماهای بالاتر کار می‌کنند، می‌توان از فلزات پرکننده پایه تیتانیوم یا سایر فلزات خالص با نقطه ذوب بالا استفاده کرد. لازم به ذکر است که فلزات پرکننده پایه منگنز، پایه کبالت و پایه نیکل معمولاً برای جلوگیری از تشکیل ترکیبات بین فلزی شکننده در اتصالات لحیم‌کاری توصیه نمی‌شوند.

وقتی قطعات TA یا Nb در دمای زیر ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می‌شوند، می‌توان از لحیم‌های تزریقی پایه مس، پایه منگنز، پایه کبالت، پایه تیتانیوم، پایه نیکل، پایه طلا و پایه پالادیوم، از جمله لحیم‌های Cu Au، Au Ni، PD Ni و Pt Au_Ni و Cu Sn استفاده کرد که قابلیت ترشوندگی خوبی نسبت به TA و Nb، تشکیل درز لحیم‌کاری خوب و استحکام اتصال بالا دارند. از آنجایی که فلزات پرکننده پایه نقره تمایل به شکننده کردن فلزات لحیم‌کاری دارند، باید تا حد امکان از آنها اجتناب شود. برای قطعاتی که بین ۱۰۰۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می‌شوند، فلزات خالص Ti، V، Zr یا آلیاژهای مبتنی بر این فلزات که با آنها حالت جامد و مایع بی‌نهایت تشکیل می‌دهند، باید به عنوان فلزات پرکننده لحیم‌کاری انتخاب شوند. وقتی دمای سرویس بالاتر باشد، می‌توان فلز پرکننده حاوی HF را انتخاب کرد.

W. برای فلزات پرکننده لحیم کاری برای Mo، Ta و Nb در دمای بالا به جدول 13 مراجعه کنید.

جدول ۱۳ فلزات پرکننده لحیم کاری سخت برای لحیم کاری سخت فلزات نسوز در دمای بالا

۲. فناوری لحیم‌کاری سخت

قبل از لحیم کاری سخت، لازم است اکسید روی سطح فلز نسوز با دقت پاک شود. می‌توان از سنگ زنی مکانیکی، سندبلاست، تمیزکاری اولتراسونیک یا تمیزکاری شیمیایی استفاده کرد. لحیم کاری سخت باید بلافاصله پس از فرآیند تمیزکاری انجام شود.

با توجه به شکنندگی ذاتی تنگستن، قطعات تنگستن باید در عملیات مونتاژ قطعات با دقت حمل شوند تا از شکستگی جلوگیری شود. به منظور جلوگیری از تشکیل کاربید تنگستن شکننده، باید از تماس مستقیم تنگستن و گرافیت جلوگیری شود. پیش تنیدگی ناشی از پردازش یا جوشکاری پیش از جوشکاری باید قبل از جوشکاری حذف شود. تنگستن با افزایش دما بسیار آسان اکسید می‌شود. درجه خلاء در حین لحیم کاری باید به اندازه کافی بالا باشد. هنگامی که لحیم کاری در محدوده دمایی 1000 تا 1400 درجه سانتیگراد انجام می‌شود، درجه خلاء نباید کمتر از 8 × 10-3Pa باشد. به منظور بهبود دمای ذوب مجدد و دمای سرویس اتصال، فرآیند لحیم کاری را می‌توان با عملیات نفوذی پس از جوشکاری ترکیب کرد. به عنوان مثال، از لحیم b-ni68cr20si10fel برای لحیم کاری تنگستن در دمای 1180 درجه سانتیگراد استفاده می‌شود. پس از سه عملیات نفوذی با دمای ۱۰۷۰ درجه سانتیگراد بر ۴ ساعت، ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد بر ۳.۵ ساعت و ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد بر ۲ ساعت پس از جوشکاری، دمای کاری اتصال لحیم‌کاری شده می‌تواند به بیش از ۲۲۰۰ درجه سانتیگراد برسد.

هنگام مونتاژ اتصال لحیم‌کاری شده با مولیبدن، باید ضریب انبساط حرارتی کوچک در نظر گرفته شود و فاصله اتصال باید در محدوده 0.05 تا 0.13 میلی‌متر باشد. در صورت استفاده از فیکسچر، ماده‌ای با ضریب انبساط حرارتی کوچک انتخاب شود. تبلور مجدد مولیبدن زمانی رخ می‌دهد که لحیم‌کاری شعله‌ای، کوره اتمسفر کنترل‌شده، کوره خلاء، کوره القایی و گرمایش مقاومتی از دمای تبلور مجدد فراتر روند یا دمای تبلور مجدد به دلیل انتشار عناصر لحیم کاهش یابد. بنابراین، هنگامی که دمای لحیم‌کاری نزدیک به دمای تبلور مجدد مولیبدن است، هر چه زمان لحیم‌کاری کوتاه‌تر باشد، بهتر است. هنگام لحیم‌کاری بالاتر از دمای تبلور مجدد مولیبدن، زمان لحیم‌کاری و سرعت خنک شدن باید کنترل شود تا از ترک خوردگی ناشی از خنک شدن خیلی سریع جلوگیری شود. هنگام استفاده از لحیم‌کاری شعله‌ای اکسی استیلن، استفاده از روان‌ساز مخلوط، یعنی روان‌ساز لحیم‌کاری بورات صنعتی یا نقره‌ای به همراه روان‌ساز دمای بالا حاوی فلوراید کلسیم، که می‌تواند محافظت خوبی ایجاد کند، ایده‌آل است. روش کار به این صورت است که ابتدا یک لایه از فلاکس لحیم کاری نقره روی سطح مولیبدن پوشانده می‌شود و سپس فلاکس دمای بالا روی آن قرار می‌گیرد. فلاکس لحیم کاری نقره در محدوده دمایی پایین‌تری فعالیت دارد و دمای فعال فلاکس دمای بالا می‌تواند به ۱۴۲۷ درجه سانتیگراد برسد.

قطعات TA یا Nb ترجیحاً تحت خلاء لحیم کاری می‌شوند و درجه خلاء کمتر از 1.33 × 10-2Pa نیست. اگر لحیم کاری تحت حفاظت گاز بی‌اثر انجام شود، ناخالصی‌های گازی مانند مونوکسید کربن، آمونیاک، نیتروژن و دی اکسید کربن باید کاملاً حذف شوند. هنگامی که لحیم کاری یا لحیم کاری مقاومتی در هوا انجام می‌شود، باید از فلز پرکننده لحیم کاری مخصوص و روان کننده مناسب استفاده شود. به منظور جلوگیری از تماس TA یا Nb با اکسیژن در دمای بالا، می‌توان یک لایه مس یا نیکل فلزی روی سطح آبکاری کرد و عملیات آنیل نفوذی مربوطه را انجام داد.