Пайка нержавеючай сталі

Пайка нержавеючай сталі

1. Паяльнасць

Асноўная праблема пры пайцы нержавеючай сталі заключаецца ў тым, што аксідная плёнка на паверхні сур'ёзна ўплывае на змочванне і распаўсюджванне прыпоя.Розныя нержавеючыя сталі ўтрымліваюць значную колькасць Cr, а некаторыя таксама ўтрымліваюць Ni, Ti, Mn, Mo, Nb і іншыя элементы, якія могуць утвараць розныя аксіды або нават кампазітныя аксіды на паверхні.Сярод іх аксіды Cr2O3 і TiO2 Cr і Ti даволі стабільныя і іх цяжка выдаліць.Пры пайцы на паветры для іх выдалення неабходна выкарыстоўваць актыўны флюс;Пры пайцы ў ахоўнай атмасферы аксідную плёнку можна паменшыць толькі ў атмасферы высокай чысціні з нізкай кропкай расы і дастаткова высокай тэмпературай;Пры вакуумнай пайцы неабходна мець дастатковы вакуум і дастатковую тэмпературу для дасягнення добрага эфекту пайкі.

Яшчэ адна праблема пайкі нержавеючай сталі заключаецца ў тым, што тэмпература нагрэву сур'ёзна ўплывае на структуру асноўнага металу.Тэмпература нагрэву пры пайцы аўстэнітнай нержавеючай сталі не павінна перавышаць 1150 ℃, у адваротным выпадку збожжа будзе сур'ёзна расці;Калі аўстэнітная нержавеючая сталь не ўтрымлівае стабільны элемент Ti або Nb і мае высокае ўтрыманне вугляроду, таксама варта пазбягаць пайкі ў межах тэмпературы сенсібілізацыі (500 ~ 850 ℃).Для прадухілення зніжэння каразійнай стойкасці з-за выпадзення карбіду хрому.Выбар тэмпературы паяння для мартенситной нержавеючай сталі больш строгі.Адным з іх з'яўляецца супастаўленне тэмпературы пайкі з тэмпературай загартоўкі, каб сумясціць працэс пайкі з працэсам тэрмічнай апрацоўкі;Іншая заключаецца ў тым, што тэмпература паяння павінна быць ніжэй, чым тэмпература загартоўкі, каб прадухіліць размякчэнне асноўнага металу падчас пайкі.Прынцып выбару тэмпературы паяння нержавеючай сталі, якая ўмацоўваецца ападкамі, такі ж, як і мартенсітнай нержавеючай сталі, гэта значыць тэмпература паяння павінна адпавядаць сістэме тэрмічнай апрацоўкі, каб атрымаць найлепшыя механічныя ўласцівасці.

У дадатак да дзвюх вышэйпералічаных асноўных праблем існуе тэндэнцыя да расколін ад напружання пры пайцы аўстэнітнай нержавеючай сталі, асабліва пры пайцы медна-цынкавым прысадачным металам.Каб пазбегнуць парэпання пад напругай, перад пайкай нарыхтоўку неабходна адпаліць без напружання, а падчас пайкі нарыхтоўка павінна раўнамерна награвацца.

2. Паяльны матэрыял

(1) У адпаведнасці з патрабаваннямі да выкарыстання зварных вырабаў з нержавеючай сталі, звычайна выкарыстоўваныя прыпоі для зварных вырабаў з нержавеючай сталі ўключаюць прыпой са свінцовым волавам, прысадак на аснове срэбра, прыпой на аснове медзі, прысадак на аснове марганца, прысадак на аснове нікелю пайка прысадка і каштоўных металаў прыпой прысадка.

Алавяна-свінцовы прыпой у асноўным выкарыстоўваецца для паяння нержавеючай сталі, і ён падыходзіць для высокага ўтрымання волава.Чым вышэй утрыманне волава ў прыпоі, тым лепш яго змочвальнасць нержавеючай сталі.Трываласць на зрух злучэнняў з нержавеючай сталі 1Cr18Ni9Ti, паяных некалькімі звычайнымі алавяна-свінцовымі прыпоямі, прыведзена ў табліцы 3. З-за нізкай трываласці злучэнняў яны выкарыстоўваюцца толькі для паяння дэталяў з невялікай апорнай здольнасцю.

Табліца 3. Трываласць на зрух злучэння з нержавеючай сталі 1Cr18Ni9Ti, спаянага алавяна-свінцовым прыпоем

Прысадныя металы на аснове срэбра з'яўляюцца найбольш часта выкарыстоўванымі прысаднымі металамі для паяння нержавеючай сталі.Сярод іх найбольш шырока выкарыстоўваюцца срэбра-медзь-цынк і срэбра-медзь-цынк-кадмій-напаўняльнікі, паколькі тэмпература паяння мала ўплывае на ўласцівасці асноўнага металу.Трываласць злучэнняў з нержавеючай сталі ICr18Ni9Ti, паяных некалькімі звычайнымі прыпоямі на аснове срэбра, прыведзена ў табліцы 4. Злучэнні з нержавеючай сталі, паяныя прыпоямі на аснове срэбра, рэдка выкарыстоўваюцца ў моцна агрэсіўных асяроддзях, і працоўная тэмпература злучэнняў звычайна не перавышае 300 ℃. .Пры пайцы нержавеючай сталі без нікелю для прадухілення карозіі паянага злучэння ў вільготным асяроддзі трэба выкарыстоўваць прыпайны метал з большай колькасцю нікеля, напрыклад b-ag50cuzncdni.Пры пайцы мартенсітнай нержавеючай сталі для прадухілення размякчэння асноўнага металу трэба выкарыстоўваць прыпайны прысадак з тэмпературай не вышэй за 650 ℃, напрыклад b-ag40cuzncd.Пры пайцы нержавеючай сталі ў ахоўнай атмасферы для выдалення аксіднай плёнкі на паверхні можна выкарыстоўваць флюс для самапаяння, які змяшчае літый, напрыклад b-ag92culi і b-ag72culi.Пры пайцы нержавеючай сталі ў вакууме, для таго, каб прысадкавы метал па-ранейшаму меў добрую змочвальнасць, калі ён не ўтрымлівае такіх элементаў, як Zn і CD, якія лёгка выпараюцца, можна выкарыстоўваць срэбны прысадкавы метал, які змяшчае такія элементы, як Mn, Ni і RD. выбраны.

Табліца 4 Трываласць злучэння з нержавеючай сталі ICr18Ni9Ti, паянага прысадкавым металам на аснове срэбра

Прысадныя металы на аснове медзі, якія выкарыстоўваюцца для пайкі розных сталей, - гэта ў асноўным чыстая медзь, медна-нікель і медна-марганцевы кобальт.Прысадкавы метал з чыстай медзі ў асноўным выкарыстоўваецца для пайкі пад газавай абаронай або ў вакууме.Працоўная тэмпература злучэння з нержавеючай сталі складае не больш за 400 ℃, але злучэнне мае нізкую ўстойлівасць да акіслення.Медна-нікелевы прысадак у асноўным выкарыстоўваецца для пайкі ў полымя і індукцыйнай пайкі.Трываласць паянага злучэння з нержавеючай сталі 1Cr18Ni9Ti паказана ў табліцы 5. Відаць, што злучэнне мае такую ​​ж трываласць, што і асноўны метал, а працоўная тэмпература высокая.Прысадны прысадак Cu Mn у асноўным выкарыстоўваецца для пайкі мартэнсітнай нержавеючай сталі ў ахоўнай атмасферы.Трываласць злучэння і працоўная тэмпература супастаўныя з тымі, што спаяныя з прысадкавым металам на аснове золата.Напрыклад, злучэнне з нержавеючай сталі 1Cr13, паянае прыпоем b-cu58mnco, мае такія ж характарыстыкі, як і такое ж злучэнне з нержавеючай сталі, паянае прыпоем b-au82ni (гл. табліцу 6), але кошт вытворчасці значна зніжаецца.

Табліца 5. Трываласць на зрух злучэння з нержавеючай сталі 1Cr18Ni9Ti, прыпаянага прысадкавым металам на меднай аснове пры высокай тэмпературы

Табліца 6. Трываласць на зрух паянага злучэння з нержавеючай сталі 1Cr13

Прысадныя металы на аснове марганца ў асноўным выкарыстоўваюцца для пайкі ў абароненым газе, і чысціня газу павінна быць высокай.Каб пазбегнуць зярністасці асноўнага металу, неабходна выбраць адпаведны прысадкавы метал з тэмпературай паяння ніжэй за 1150 ℃.Здавальняючы эфект паяння можна атрымаць для злучэнняў з нержавеючай сталі, паяных прыпоем на аснове марганца, як паказана ў табліцы 7. Працоўная тэмпература злучэння можа дасягаць 600 ℃.

Табліца 7. Трываласць на зрух злучэння з нержавеючай сталі lcr18ni9fi, паянага прысадкавым металам на аснове марганца

Калі нержавеючая сталь паяна прысадкавым металам на аснове нікеля, злучэнне мае добрыя характарыстыкі пры высокіх тэмпературах.Гэты прысадкавы метал звычайна выкарыстоўваецца для пайкі ў абароненым газе або вакуумнай пайкі.Для таго, каб пераадолець праблему ўтварэння больш далікатных злучэнняў у паяным злучэнні падчас фармавання злучэння, што сур'ёзна зніжае трываласць і пластычнасць злучэння, зазор у злучэнні павінен быць зведзены да мінімуму, каб пераканацца, што элементы, якія лёгка ўтвараюць далікатную фазу ў злучэнні прыпой цалкам дыфузіюе ў асноўны метал.Каб прадухіліць з'яўленне збожжа асноўнага металу з-за доўгага часу вытрымкі пры тэмпературы паяння, пасля зваркі можна прыняць тэхналагічныя меры кароткачасовай вытрымкі і дыфузійнай апрацоўкі пры больш нізкай тэмпературы (у параўнанні з тэмпературай паяння).

Прысадныя металы для паяння высакародных металаў, якія выкарыстоўваюцца для паяння нержавеючай сталі, у асноўным уключаюць прысадныя металы на аснове золата і прысадныя металы, якія змяшчаюць паладый, з якіх найбольш тыповымі з'яўляюцца b-au82ni, b-ag54cupd і b-au82ni, якія валодаюць добрай змочванасцю.Паянае злучэнне з нержавеючай сталі мае высокую трываласць пры высокіх тэмпературах і ўстойлівасць да акіслення, а максімальная працоўная тэмпература можа дасягаць 800 ℃.B-ag54cupd мае падобныя характарыстыкі з b-au82ni і яго кошт невысокі, таму ён імкнецца замяніць b-au82ni.

(2) Паверхня нержавеючай сталі ў флюсе і атмасферы печы ўтрымлівае аксіды, такія як Cr2O3 і TiO2, якія можна выдаліць толькі з дапамогай флюсу з высокай актыўнасцю.Калі нержавеючая сталь паяна алавяна-свінцовым прыпоем, прыдатным флюсам з'яўляецца водны раствор фосфарнай кіслаты або раствор аксіду цынку салянай кіслаты.Час актыўнасці воднага раствора фосфарнай кіслаты кароткі, таму неабходна выкарыстоўваць метад хуткага нагрэву пайкі.Флюсы Fb102, fb103 або fb104 можна выкарыстоўваць для паяння нержавеючай сталі з прысаднымі металамі на аснове срэбра.Пры пайцы нержавеючай сталі прысадкавым металам на аснове медзі выкарыстоўваецца флюс fb105 з-за высокай тэмпературы паяння.

Пры пайцы нержавеючай сталі ў печы часта выкарыстоўваецца вакуумная атмасфера або ахоўная атмасфера, такая як вадарод, аргон і аміяк пры раскладанні.Падчас вакуумнай пайкі ціск вакууму павінен быць ніжэй за 10-2 Па.Пры пайцы ў ахоўнай атмасферы кропка расы газу не павінна перавышаць -40 ℃. Калі чысціня газу недастатковая або тэмпература пайкі невысокая, невялікая колькасць газавага флюсу для паяння, напрыклад трохфтарыду бору, можа дадаць да атмасферы.

2. Тэхналогія паяння

Нержавеючая сталь павінна быць ачышчана больш строга перад пайкай, каб выдаліць любую тлушчавую і алейную плёнку.Паіць лепш адразу пасля чысткі.

Для пайкі нержавеючай сталі можна ўжываць метады нагрэву полымем, індукцыяй і асяроддзем у печы.Печ для паяння ў печы павінна мець добрую сістэму кантролю тэмпературы (адхіленне тэмпературы паяння павінна быць ± 6 ℃) і можа хутка астуджацца.Калі вадарод выкарыстоўваецца ў якасці ахоўнага газу для пайкі, патрабаванні да вадароду залежаць ад тэмпературы пайкі і складу асноўнага металу, гэта значыць, чым ніжэй тэмпература пайкі, тым больш асноўны метал утрымлівае стабілізатара і тым менш раса патрабуецца кропка вадароду.Напрыклад, для мартенсітнай нержавеючай сталі, такой як 1Cr13 і cr17ni2t, пры пайцы пры тэмпературы 1000 ℃ кропка расы вадароду павінна быць ніжэй за -40 ℃;Для хроманікелевай нержавеючай сталі 18-8 без стабілізатара кропка расы вадароду павінна быць ніжэй за 25 ℃ падчас пайкі пры 1150 ℃;Аднак для нержавеючай сталі 1Cr18Ni9Ti, якая змяшчае тытанавы стабілізатар, кропка расы вадароду павінна быць ніжэй за -40 ℃ пры пайцы пры 1150 ℃.Пры пайцы з аргоновой абаронай чысціня аргону павінна быць вышэй.Калі медзь або нікель нанесены на паверхню нержавеючай сталі, патрабаванне да чысціні ахоўнага газу можа быць зніжана.Каб забяспечыць выдаленне аксіднай плёнкі на паверхні нержавеючай сталі, таксама можна дадаць газавы флюс BF3, а таксама можна выкарыстоўваць прыпой, які змяшчае літый або бор.Пры вакуумнай пайцы нержавеючай сталі патрабаванні да ступені вакууму залежаць ад тэмпературы пайкі.З павышэннем тэмпературы паяння неабходны вакуум можа быць зніжаны.

Асноўным працэсам апрацоўкі нержавеючай сталі пасля пайкі з'яўляецца ачыстка рэшткавага флюсу і рэшткавага інгібітара цячэння, а таксама правядзенне тэрмічнай апрацоўкі пасля пайкі, калі гэта неабходна.У залежнасці ад выкарыстоўванага флюсу і метаду паяння, рэшткі флюсу можна прамыць вадой, ачысціць механічна або хімічна.Калі для ачысткі рэшткаў флюсу або аксіднай плёнкі ў нагрэтай зоне каля злучэння выкарыстоўваецца абразіў, неабходна выкарыстоўваць пясок або іншыя дробныя неметалічныя часціцы.Дэталі з мартенсітнай нержавеючай сталі і нержавеючай сталі, якая ўмацоўваецца ападкамі, пасля паяння патрабуюць тэрмічнай апрацоўкі ў адпаведнасці са спецыяльнымі патрабаваннямі да матэрыялу.Злучэнні з нержавеючай сталі, паяныя прысаднымі металамі Ni Cr B і Ni Cr Si, часта апрацоўваюць дыфузійнай тэрмічнай апрацоўкай пасля паяння, каб паменшыць патрабаванні да зазору пры пайцы і палепшыць мікраструктуру і ўласцівасці злучэнняў.