Технологія пайки вольфраму (частина 1)

Вольфрам і його сплави, володіючи високою міцністю, жароміцних до температури 2700 ° С і іншими цінними якостями, є необхідними матеріалами в ряді областей техніки.

Металевий вольфрам широко застосовують в ракетобудуванні, в електроламповий, радіотехнічної і електровакуумної промисловості.

Вольфрам широко використовують в промисловості в чистому вигляді і у вигляді сплавів, він є найбільш тугоплавким металом з температурою плавлення 3410 ° С, володіє високою межею міцності (50-90 кгс / мм 2) і твердістю НВ 320-415 кгс / мм 2.

Негативним якістю вольфраму є його крихкість при кімнатній температурі (відносне подовження і звуження дорівнюють нулю). Механічну обробку вольфраму можна робити тільки при температурі 300-500 ° С, т. Е. Вище порога крихкості.

Пайку вольфраму необхідно прагнути виробляти при температурі нижче температури рекристалізації (1450 ° С), оскільки після рекристалізації міцність вольфраму значно знижується.

При зварюванні плавленням рекристаллизация вольфраму і його охрупчивание неминучі, тому застосування пайки для виробів з вольфраму краще. При з'єднанні вольфраму з іншими металами основна складність пов'язана зі значною різницею в коефіцієнтах лінійного розширення.

При звичайній температурі вольфрам має високу хімічну стійкість, але при нагріванні вище 400-500 ° С окислюється з утворенням трехокиси вольфраму W03. При пайку вольфраму потрібно особливо ретельна очистка поверхні деталей.

Очищення роблять механічними засобами або травленням в кислотах. Труїти можна в суміші рівних частин азотної і фтористоводородной кислот з наступним промиванням у гарячій воді і спирті.

Очищення можна вести також в гарячому розчині їдкого натру або електролітичним методом, застосовуючи в якості електроліту розбавлений розчин азотнокислого натрію (NaN03). Спосіб очищення вибирають в залежності від ступеня окислення вольфраму.

Вольфрам після ретельного очищення успішно паяется у всіх захисних і відновлювальних середовищах, але частіше в вакуумі, який забезпечує отримання більш щільних паяних швів.

Для поліпшення змочування вольфраму розплавленими припоями іноді застосовують попереднє гальванічне покриття його нікелем або міддю.

Для високотемпературної пайки вольфраму застосовують припої з температурою плавлення до 3000 ° С, в тому числі чисті метали: тантал, ніобій, нікель, мідь і сплави Ni - Ti, Ni - Сі, Mn - Ni - Co, Mo - В і ін.

З огляду на схильність вольфраму до рекристалізації, пайку його необхідно проводити при максимальних швидкостях нагріву з мінімальною витримкою при пайку.

Найбільш перспективним способом з'єднання вольфраму є поєднання пайки з подальшою дифузійної обробкою. В результаті такої обробки виходять паяні з'єднання з високою температурою розпаювання, т. Е. Вторинного розплавлення металу паяного шва.

При дифузійної обробці відбувається дифузія, розчинення, а також випаровування окремих компонентів. Наприклад, марганець кипить при температурі 2150 ° С, і при цій температурі він повністю випаровується.

Тому при дифузійної обробці швів, паянних припоями, що містять марганець, підвищення температури вторинного розплавлення досягається за рахунок випаровування марганцю. При правильному поєднанні припою, температури пайки і часу витримки можна отримати паяні з'єднання з температурою вторинного розплавлення до 2760 ° С.

Перспективним є метод дифузійної пайки, що дозволяє до мінімуму зменшити товщину прошарку припою в зазорі, в результаті чого скорочується кількість рідкої фази в шві і зменшується можливість утворення тендітних зон.

Для капілярної пайки вольфраму в вакуумі 10 -4 мм ст. рт. або в аргоні марки А можна використовувати стандартні срібні припої ПСР 72, ПСР 62, ПСР 37,5; мідно-нікелеві припои ВПр4, ПМ17, ПМ17А і припій на залізній основі системи Fe - Мп. Найбільша границя міцності σв = 26,5 кгс / мм 2 при зазорі 0,15 мм забезпечує припій ПСР 37, 5.

З'єднання вольфраму, паяні чистим залізом, можуть надійно працювати при температурі 900 ° С. З'єднання, паяні припоєм складу 75% Сr, 25% V успішно працюють при температурі 1200 ° С.