(1) Karakteristike lemljenja: problemi povezani s lemljenjem grafita i dijamanta s polikristalnim materijalima vrlo su slični onima koji se javljaju kod lemljenja keramike. U usporedbi s metalom, lem je teško vlažiti grafitne i dijamantne polikristalne materijale, a njegov koeficijent toplinskog širenja vrlo se razlikuje od onog kod općih konstrukcijskih materijala. Oba se zagrijavaju izravno na zraku, a oksidacija ili karbonizacija dolazi kada temperatura prijeđe 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 uobičajenim dodatnim metalima za lemljenje, sloj W, Mo i drugih elemenata debljine 2,5 ~ 12,5 μm može se nanijeti na površinu grafitnih i dijamantnih polikristalnih materijala modifikacijom površine (vakuumsko nanošenje, ionsko raspršivanje, plazma raspršivanje i druge metode) prije lemljenja i s njima formirati odgovarajuće karbide 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 dijamantnih materijala prijeđe 1000 ℃, omjer trošenja polikristalnih materijala počinje se smanjivati, a omjer trošenja smanjuje se za više od 50% kada temperatura prijeđe 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 temelji 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 odabiru 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 ima dobru kvašljivost i fluidnost prema grafitu i dijamantu, ali radna temperatura lemljenog spoja teško prelazi 400 ℃. Za grafitne komponente i dijamantne 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 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 tvoriti karbide s ugljikom.
Za grafit ili dijamant bez površinske obrade, aktivni dodatni metali u tablici 16 mogu se koristiti za izravno lemljenje. Većina ovih dodatnih metala su binarne ili ternarne legure na bazi titana. Čisti titan snažno reagira s grafitom, koji može formirati vrlo debeli sloj karbida, a njegov koeficijent linearnog širenja prilično se razlikuje od grafita, koji lako stvara pukotine, pa se ne može koristiti kao lem. Dodatak Cr i Ni u Ti može smanjiti talište i poboljšati kvašenje keramikom. Ti je ternarna legura, uglavnom sastavljena od Ti Zr, s dodatkom TA, Nb i drugih elemenata. Ima nizak koeficijent linearnog širenja, što može smanjiti naprezanje lemljenja. Ternarna legura, uglavnom sastavljena od Ti Cu, prikladna je za lemljenje grafita i čelika, a spoj ima visoku otpornost na koroziju.
Tablica 16 dodatni metali za lemljenje za izravno 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 sastavljanja, 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 raspršivanjem, a zatim se za lemljenje koristi dodatni metal na bazi bakra ili dodatni metal na bazi srebra. Izravno lemljenje aktivnim lemom trenutno je najčešće korištena metoda. Temperatura lemljenja može se odabrati prema lemljenju navedenom u tablici 16. Lem se može stegnuti u sredini lemljenog spoja ili blizu jednog kraja. Kod lemljenja metalom s velikim koeficijentom toplinskog širenja, Mo ili Ti određene debljine mogu se koristiti kao međusloj. Prijelazni sloj može proizvesti plastičnu deformaciju tijekom zagrijavanja lemljenjem, apsorbirati toplinsko naprezanje i spriječiti pucanje grafita. Na primjer, Mo se koristi kao prijelazni spoj za vakuumsko lemljenje grafitnih i hastelloyn komponenti. Koristi se lem B-pd60ni35cr5 s dobrom otpornošću na koroziju rastaljenom soli i zračenje. Temperatura lemljenja je 1260 ℃ i temperatura se održava 10 minuta.
Prirodni dijamant može se izravno lemiti s b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 i drugim aktivnim lemovima. Lemljenje se mora provoditi 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 s) 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 za prijelaz kako bi se spriječilo oštećenje dijamantnih zrna uzrokovano prekomjernim toplinskim 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 doseže 200 ~ 250 MPa.
Polikristalni dijamant može se lemiti plamenom, visokom frekvencijom ili vakuumom. Za rezanje metala ili kamena dijamantnom kružnom pilom treba koristiti visokofrekventno lemljenje ili lemljenje plamenom. Treba odabrati aktivni dodatni metal za lemljenje AgCuTi s niskom točkom taljenja. Temperatura lemljenja treba se kontrolirati ispod 850 ℃, vrijeme zagrijavanja ne smije biti predugo, a treba se koristiti spora brzina hlađenja. Polikristalni dijamantni 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, a stupanj vakuuma nije manji od 5 × 10⁻²Pa, temperatura lemljenja je 1020 ± 5 ℃, vrijeme zadržavanja je 20 ± 2 min, a smična čvrstoća lemljenog spoja je veća od 200 MPa.
Tijekom lemljenja, vlastita težina zavara mora se što više koristiti za sastavljanje i pozicioniranje kako bi metalni dio pritisnuo grafit ili polikristalni materijal u gornjem dijelu. Prilikom korištenja pričvrsnog elementa za pozicioniranje, materijal pričvrsnog elementa mora biti materijal s koeficijentom toplinskog širenja sličnim onome zavara.
Vrijeme objave: 13. lipnja 2022.