Nejlepší metody pájení pro titan a slitiny titanu

Titan a jeho slitiny, které se skládají z prvků, jako je železo, hliník, vanad a molybden, mají vynikající fyzikální a mechanické vlastnosti, jako je vysoká pevnost, vysoká tepelná odolnost a dobrá odolnost proti korozi. Jsou široce používány v high-tech oblastech, jako je chemické inženýrství, námořní inženýrství, doprava, lékařství, stavebnictví, letecký a vojenský průmysl, a jsou důležitými lehkými konstrukčními materiály. Mezi nimi je důležitou oblastí následné aplikace letectví.
Titan a jeho slitiny jsou reaktivní kovy a jsou široce používány v leteckém, petrochemickém a jaderném průmyslu. Hlavní problémy při pájení titanu a jeho slitin jsou následující:
① Stabilní oxidový film na povrchu. Titan a jeho slitiny mají silnou afinitu ke kyslíku a snadno vytvářejí na povrchu stabilní oxidový film, který brání smáčení a šíření pájecího materiálu. Proto musí být při pájení odstraněn.
② Silně absorbovat plyny. Titan a jeho slitiny mají tendenci absorbovat vodík, kyslík a dusík během procesu ohřevu a čím vyšší je teplota, tím silnější je absorpce, což vede k prudkému poklesu plasticity a houževnatosti titanu. Pájení by proto mělo být prováděno ve vakuu nebo v inertní atmosféře.
③ Snadno tvořit intermetalické sloučeniny. Titan a jeho slitiny mohou reagovat s většinou pájecích materiálů za vzniku křehkých sloučenin, což způsobí, že spoje zkřehnou. Proto pájecí materiál používaný pro pájení jiných materiálů v zásadě není vhodný pro pájení reaktivních kovů.
④ Struktura a vlastnosti jsou náchylné ke změnám. Titan a jeho slitiny procházejí během ohřevu fázovou přeměnou a hrubnutím zrna. Čím vyšší je teplota, tím vážnější je zhrubnutí, takže teplota pro vysokoteplotní pájení by neměla být příliš vysoká.
Stručně řečeno, při pájení titanu a jeho slitin je třeba věnovat pozornost teplotě ohřevu pájení. Obecně by teplota pájení neměla překročit 950-1000 stupňů a čím nižší je teplota pájení, tím menší je dopad na vlastnosti základního materiálu. U kalených a temperovaných slitin lze pájení provádět také za podmínky nepřekročení teploty stárnutí.
Aby se zabránilo oxidaci a reakcím absorpce kyslíku a vodíku v pájeném spoji, provádí se pájení titanem a slitinami titanu ve vakuu a inertní atmosféře a pájení plamenem se obecně nepoužívá. Při pájení natvrdo ve vakuu nebo chlórem lze použít vysokofrekvenční ohřev, ohřev pece a další metody, které mají vysokou rychlost ohřevu a krátkou dobu výdrže, což má za následek tenčí vrstvu sloučenin v zóně rozhraní a lepší výkon spoje. Proto musí být teplota pájení a doba zdržení řízeny, aby pájecí materiál proudil do mezery.
Důvod, proč se pájení titanu a jeho slitin nejlépe provádí ve vakuu a argonu, je ten, že ačkoli má titan velkou afinitu ke kyslíku, může získat hladký povrch ve vakuu 13,3 Pa díky rozpuštění oxidového filmu na povrchu.
Při pájení natvrdo v argonové atmosféře a rozsah teplot pájení je 760-927 stupňů , je vyžadován vysoce čistý argon, aby se zabránilo změně barvy titanu. Obecně se kapalný argon používá v nádobách pro skladování chladiva, protože má vysokou čistotu.
Při pájení titanu a titanových slitin se často na rozhraní nebo v pájecí mezeře tvoří křehké intermetalické sloučeniny, čímž se snižuje výkon pájeného spoje. Pro zlepšení výkonu pájeného spoje lze použít difúzní lepení. Během pájení se mezi slitiny titanu umístí měděná fólie o tloušťce 50 μm, niklová fólie nebo stříbrná fólie, které tvoří eutektika Cu-Ti, Ni-Ti a Ag-Ti tím, že se spoléhají na kontaktní reakci mezi titanem a těmito kovy. Poté jsou tyto křehké intermetalické sloučeniny difundovány. Difúzně lepený spoj má při určité teplotě a čase poměrně dobré vlastnosti.
Kromě toho lze + -fázové slitiny titanu používat v žíhaném, rozpouštěcím nebo starém stavu. Je-li po pájení požadováno žíhání, jsou k dispozici tři schémata: pájení na tvrdo nebo pod teplotou žíhání po žíhání; pájení natvrdo při teplotě vyšší než je teplota žíhání a přijetí segmentovaného procesu chlazení v cyklu pájení pro získání struktury pro žíhání; a pájení natvrdo při teplotě nad teplotou žíhání a potom žíhání.