(1) Karakteristike lemljenja: problemi povezani s lemljenjem grafita i dijamanta s polikristalima vrlo su slični onima koji se javljaju kod lemljenja keramike. U usporedbi s metalom, lem je teško kvašiti grafitne i dijamante s polikristalima, a njegov koeficijent toplinskog širenja vrlo se razlikuje od koeficijenta toplinskog širenja općih konstrukcijskih materijala. Oba se zagrijavaju direktno na zraku, a oksidacija ili karbonizacija dolazi kada temperatura pređe 400 ℃. Stoga se treba koristiti vakuumsko lemljenje, a stupanj vakuuma ne smije biti manji od 10-1 Pa. Budući da čvrstoća oba materijala nije visoka, ako postoji toplinsko naprezanje tijekom lemljenja, mogu se pojaviti pukotine. Pokušajte odabrati dodatni metal za lemljenje s niskim koeficijentom toplinskog širenja i strogo kontrolirajte brzinu hlađenja. Budući da površinu takvih materijala nije lako navlažiti običnim dodatnim metalima za lemljenje, sloj W, Mo i drugih elemenata debljine 2,5 ~ 12,5 μm može se nanijeti na površinu grafitnih i dijamantskih polikristalnih materijala modifikacijom površine (vakuumsko nanošenje, ionsko raspršivanje, plazma prskanje i druge metode) prije lemljenja i formirati odgovarajuće karbide s njima, ili se mogu koristiti dodatni metali za lemljenje visoke aktivnosti.
Grafit i dijamant imaju mnogo vrsta, koje se razlikuju po veličini čestica, gustoći, čistoći i drugim aspektima, te imaju različite karakteristike lemljenja. Osim toga, ako temperatura polikristalnih dijamantskih materijala pređe 1000 ℃, omjer trošenja polikristalnih materijala počinje se smanjivati, a omjer trošenja se smanjuje za više od 50% kada temperatura pređe 1200 ℃. Stoga, prilikom vakuumskog lemljenja dijamanta, temperatura lemljenja mora se kontrolirati ispod 1200 ℃, a stupanj vakuuma ne smije biti manji od 5 × 10-2Pa.
(2) Izbor dodatnog metala za lemljenje uglavnom se zasniva na upotrebi i obradi površine. Kada se koristi kao materijal otporan na toplinu, treba odabrati dodatni metal za lemljenje s visokom temperaturom lemljenja i dobrom otpornošću na toplinu; Za materijale otporne na kemijsku koroziju, biraju se dodatni metali za lemljenje s niskom temperaturom lemljenja i dobrom otpornošću na koroziju. Za grafit nakon obrade površinske metalizacije, može se koristiti čisti bakreni lem s visokom duktilnošću i dobrom otpornošću na koroziju. Aktivni lem na bazi srebra i bakra imaju dobru kvašivost i fluidnost prema grafitu i dijamantu, ali radna temperatura lemljenog spoja teško prelazi 400 ℃. Za grafitne komponente i dijamantske alate koji se koriste između 400 ℃ i 800 ℃, obično se koriste dodatni metali na bazi zlata, paladija, mangana ili titana. Za spojeve koji se koriste između 800 ℃ i 1000 ℃, trebaju se koristiti dodatni metali na bazi nikla ili bušilice. Kada se grafitne komponente koriste na temperaturama iznad 1000 ℃, mogu se koristiti čisti metalni dodatni metali (Ni, PD, Ti) ili legirani dodatni metali koji sadrže molibden, Mo, Ta i druge elemente koji mogu formirati karbide s ugljikom.
Za grafit ili dijamant bez površinske obrade, aktivni dodatni metali u tabeli 16 mogu se koristiti za direktno lemljenje. Većina ovih dodatnih metala su binarne ili ternarne legure na bazi titana. Čisti titan snažno reaguje sa grafitom, koji može formirati vrlo debeli sloj karbida, a njegov koeficijent linearnog širenja je prilično drugačiji od grafita, koji lako proizvodi pukotine, tako da se ne može koristiti kao lem. Dodatak Cr i Ni u Ti može smanjiti tačku topljenja i poboljšati kvašenje keramikom. Ti je ternarna legura, uglavnom sastavljena od Ti Zr, uz dodatak TA, Nb i drugih elemenata. Ima nizak koeficijent linearnog širenja, što može smanjiti napon lemljenja. Ternarna legura, uglavnom sastavljena od Ti Cu, pogodna je za lemljenje grafita i čelika, a spoj ima visoku otpornost na koroziju.
Tabela 16 dodatni metali za lemljenje za direktno lemljenje grafita i dijamanta
(3) Postupak lemljenja Metode lemljenja grafita mogu se podijeliti u dvije kategorije, jedna je lemljenje nakon metalizacije površine, a druga je lemljenje bez obrade površine. Bez obzira na to koja se metoda koristi, zavareni spoj treba prethodno obraditi prije montaže, a površinske nečistoće grafitnih materijala treba očistiti alkoholom ili acetonom. U slučaju lemljenja površinskom metalizacijom, sloj Ni, Cu ili sloj Ti, Zr ili molibden disilicida treba nanijeti na površinu grafita plazma prskanjem, a zatim se za lemljenje koristi dodatni metal na bazi bakra ili dodatni metal na bazi srebra. Direktno lemljenje aktivnim lemom je trenutno najčešće korištena metoda. Temperatura lemljenja može se odabrati prema lemljenju navedenom u tabeli 16. Lem se može stegnuti u sredini lemljenog spoja ili blizu jednog kraja. Prilikom lemljenja metalom s velikim koeficijentom toplinskog širenja, Mo ili Ti određene debljine mogu se koristiti kao međusloj. Prelazni sloj može proizvesti plastičnu deformaciju tokom zagrijavanja lemljenjem, apsorbirati toplinsko naprezanje i spriječiti pucanje grafita. Na primjer, Mo se koristi kao prelazni spoj za vakuumsko lemljenje grafitnih i hastelloyn komponenti. Koristi se B-pd60ni35cr5 lem s dobrom otpornošću na koroziju rastopljenom soli i zračenje. Temperatura lemljenja je 1260 ℃ i temperatura se održava 10 minuta.
Prirodni dijamant se može direktno lemiti sa b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 i drugim aktivnim lemovima. Lemljenje treba izvoditi u vakuumu ili u niskoj atmosferi argona. Temperatura lemljenja ne smije prelaziti 850 ℃, a treba odabrati veću brzinu zagrijavanja. Vrijeme zadržavanja na temperaturi lemljenja ne smije biti predugo (obično oko 10 sekundi) kako bi se izbjeglo stvaranje kontinuiranog titanovog sloja na granici. Prilikom lemljenja dijamanta i legiranog čelika, treba dodati plastični međusloj ili sloj legure niskog širenja radi prelaza kako bi se spriječilo oštećenje dijamantskih zrna uzrokovano prekomjernim termičkim naprezanjem. Alat za tokarenje ili alat za bušenje za ultra preciznu obradu proizvodi se postupkom lemljenja, kojim se 20 ~ 100 mg dijamanta s malim česticama lemi na čelično tijelo, a čvrstoća spoja lemljenja dostiže 200 ~ 250 MPa.
Polikristalni dijamant može se lemiti plamenom, visokom frekvencijom ili vakuumom. Za rezanje metala ili kamena dijamantskom kružnom pilom treba koristiti visokofrekventno lemljenje ili lemljenje plamenom. Treba odabrati aktivni dodatni metal za lemljenje Ag-Cu-Ti s niskom tačkom topljenja. Temperatura lemljenja treba biti kontrolirana ispod 850 ℃, vrijeme zagrijavanja ne smije biti predugo, a treba usvojiti sporu brzinu hlađenja. Polikristalni dijamantski svrdla koja se koriste u naftnom i geološkom bušenju imaju loše radne uvjete i podnose velika udarna opterećenja. Može se odabrati dodatni metal za lemljenje na bazi nikla, a čista bakrena folija može se koristiti kao međusloj za vakuumsko lemljenje. Na primjer, 350 ~ 400 kapsula stupčastog polikristalnog dijamanta promjera 4,5 ~ 4,5 mm lemljeno je u perforacije čelika 35CrMo ili 40CrNiMo kako bi se formirali rezni zubi. Koristi se vakuumsko lemljenje, pri čemu stepen vakuuma nije manji od 5 × 10⁻²Pa, temperatura lemljenja je 1020 ± 5 ℃, vrijeme zadržavanja je 20 ± 2 min, a čvrstoća na smicanje lemljenog spoja je veća od 200 MPa.
Tokom lemljenja, vlastita težina zavarenog spoja treba se koristiti za sastavljanje i pozicioniranje koliko god je to moguće kako bi metalni dio pritisnuo grafit ili polikristalni materijal u gornjem dijelu. Prilikom korištenja fiksatora za pozicioniranje, materijal fiksatora mora biti materijal s koeficijentom termičkog širenja sličnim onome zavarenog spoja.
Vrijeme objave: 13. juni 2022.