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      石墨和金剛石聚晶的釬焊

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      石墨和金剛石聚晶的釬焊

      發布日期:2020-12-30 作者: 點擊:

      (1)釬焊特點 石墨及金剛石聚晶釬焊所涉及的問題與陶瓷釬焊所碰到的問題十分相似。與金屬相比,釬料對石墨及金剛石聚晶材料很難潤濕,且與一般結構材料的熱膨脹系數相差很大。二者直接在空氣中加熱,超過400℃會出現氧化或碳化,因此應采用真空釬焊,且要求真空度不應低于10-1Pa。因二者的強度都不高,釬焊時如果熱應力存在,則有可能產生裂紋,要盡量選用熱膨脹系數小的釬料和嚴格控制冷卻速度。由于這類材料的表面不易被普通釬料潤濕,釬焊前可通過表面改性(真空鍍膜、離子濺射、等離子噴鍍等方法)在石墨及金剛石聚晶材料表面沉積一層厚2.5~12.5um的W、Mo等元素并與之形成相應的碳化物,或者使用高活性釬料。 

      石墨碳素及絕緣制品

           石墨和金剛石有多種品級,這些品級在顆粒度、密度、純度和其他方面都有差別,且具有不同的釬焊特性。此外,金剛石聚晶材料在真空環境下,若溫度超過1000℃,聚晶磨耗比開始下降,超過1200℃,磨耗比降低50%以上。因此,真空釬焊金剛石時,釬焊溫度一定要控制在1200℃以下,真空度不低于5×10-2Pa. 

         (2)釬料選擇 釬料的選擇主要根據用途和表面加工情況而定,作為耐熱材料使用時,選擇釬焊溫度高,耐熱性好的釬料;而用于化工耐蝕材料則選擇釬焊溫度低、耐蝕性好的釬料。對于經過表面金屬化處理后的石墨,可采用延性高、抗腐蝕性好的純銅釬料,銀基及銅基活性釬料對石墨和金剛石均有良好的潤濕性和流動性,但釬焊接頭的使用溫度難以超過400℃。對于400~800℃之間使用的石墨構件及金剛石工具,通常選用金基、鈀基、錳基或鈦基釬料。800~1000℃之間使用的接頭,則選用鎳基或鉆基釬料,石墨構件1000℃上使用時,可選用純金屬釬料(Ni、Pd、Ti)或含有能與碳形成碳化物的鉬Mo、Ta等元素的合金釬料。 

          對于不進行表面處理的石墨或金剛石,可采用表16的活性釬料進行直接釬焊,這些釬料大多是鈦基二元或三元合金。純鈦與石墨反應強烈抗議,可生成很厚的碳化物層,且與石墨的線脹系數差別較大,易產生裂紋,故不能做釬料使用。Ti中加入Cr、Ni可以降低熔點及改善與陶瓷的潤濕性。Ti是三元合金以Ti-Zr為主,加入Ta、Nb等元素,具有低的線膨脹系數,可以降低釬焊應力,以Ti-Cu為主的三元合金適合于石墨與鋼的釬焊,接頭具有較高的抗腐蝕性能。

         (3)釬焊工藝 石墨的釬焊方法可分為兩大類,一類是表面金屬化后進行釬焊,另一類是表面不處理直接進行釬焊。不論哪種方法,焊件裝配前,應先對焊件進行預處理,用酒精或丙酮將石墨材料的表面污染物擦拭干凈。表面金屬化法釬焊時,應先在石墨表面電鍍一層Ni、Cu或用等離子噴鍍一層Ti、Zr或二硅化鉬,然后采用銅基釬料或銀基釬料進行釬焊。采用活性釬料直接釬焊,是目前應用最多的方法??蓪⑩F料夾置在釬焊接頭中間或靠近一頭。當與熱膨脹系數大的金屬釬焊時,可利用一定厚度的Mo或Ti作中間緩沖層,該過渡層在釬焊加熱時可發生塑性變形,吸收熱應力,避免石墨開裂。例如用Mo做過渡接頭真空釬焊石墨和耐蝕鎳基合余(HastelloyN)組件,采用有良好抗熔鹽腐蝕性能和抗輻射性能的B-Pd60Ni35Cr5釬料,釬焊溫度1260℃,保溫10min。 

          天然金剛石可以選用B-Ag68.8Cu16.7Ti4.5和B-Ag66Cu26Ti8等活性釬料直接釬焊,釬焊應在真空或低氬氣保護下進行。釬焊溫度不宜超。

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      關鍵詞:石墨,石墨的用途,石墨的功能

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