(1) Карактеристике лемљења: проблеми који се јављају код лемљења графита и дијаманта са поликристалима веома су слични онима који се јављају код лемљења керамике. У поређењу са металом, лем је тешко квасити графитне и дијамантске поликристалне материјале, а његов коефицијент термичког ширења се веома разликује од општих структурних материјала. Оба се загревају директно на ваздуху, а оксидација или карбонизација ће се појавити када температура пређе 400 ℃. Стога треба усвојити вакуумско лемљење, а степен вакуума не сме бити мањи од 10-1 Па. Пошто чврстоћа оба материјала није висока, ако дође до термичког напрезања током лемљења, могу се појавити пукотине. Покушајте да изаберете додатни метал за лемљење са ниским коефицијентом термичког ширења и строго контролишите брзину хлађења. Пошто површина таквих материјала није лако квасити обичним додатним металима за лемљење, слој W, Mo и других елемената дебљине 2,5 ~ 12,5 μm може се нанети на површину графитних и дијамантских поликристалних материјала модификацијом површине (вакуумско премазивање, јонско распршивање, плазма прскање и друге методе) пре лемљења и формирати одговарајуће карбиде са њима, или се могу користити додатни метали за лемљење високе активности.
Графит и дијамант имају много врста, које се разликују по величини честица, густини, чистоћи и другим аспектима, и имају различите карактеристике лемљења. Поред тога, ако температура поликристалних дијамантских материјала пређе 1000 ℃, степен хабања поликристала почиње да се смањује, а степен хабања се смањује за више од 50% када температура пређе 1200 ℃. Стога, приликом вакуумског лемљења дијаманта, температура лемљења мора бити контролисана испод 1200 ℃, а степен вакуума не сме бити мањи од 5 × 10⁻²Pa.
(2) Избор додатног материјала за лемљење углавном се заснива на употреби и обради површине. Када се користи као материјал отпоран на топлоту, треба одабрати додатни материјал за лемљење са високом температуром лемљења и добром отпорношћу на топлоту; За материјале отпорне на хемијску корозију, бирају се додатни материјали за лемљење са ниском температуром лемљења и добром отпорношћу на корозију. За графит након третмана површинске метализације, може се користити лем од чистог бакра са високом дуктилношћу и добром отпорношћу на корозију. Активни лем на бази сребра и бакра има добру влажност и флуидност према графиту и дијаманту, али је радна температура лемљеног споја тешко прећи 400 ℃. За графитне компоненте и дијамантске алате који се користе између 400 ℃ и 800 ℃, обично се користе додатни материјали на бази злата, паладијума, мангана или титанијума. За спојеве који се користе између 800 ℃ и 1000 ℃, треба користити додатни материјал на бази никла или бушилице. Када се графитне компоненте користе на температурама изнад 1000 ℃, могу се користити чисти метални додатни метали (Ni, PD, Ti) или легирани додатни метали који садрже молибден, Mo, Ta и друге елементе који могу формирати карбиде са угљеником.
За графит или дијамант без површинске обраде, активни додатни метали у табели 16 могу се користити за директно лемљење. Већина ових додатних метала су бинарне или тернарне легуре на бази титанијума. Чисти титанијум снажно реагује са графитом, који може формирати веома дебели карбидни слој, а његов коефицијент линеарног ширења је прилично различит од графита, који лако производи пукотине, тако да се не може користити као лем. Додавање Cr и Ni у Ti може смањити тачку топљења и побољшати влажност са керамиком. Ti је тернарна легура, углавном састављена од Ti Zr, са додатком TA, Nb и других елемената. Има низак коефицијент линеарног ширења, што може смањити напон лемљења. Тернарна легура, углавном састављена од Ti и Cu, погодна је за лемљење графита и челика, а спој има високу отпорност на корозију.
Табела 16 лемљење додатних метала за директно лемљење графита и дијаманта
(3) Процес лемљења Методе лемљења графита могу се поделити у две категорије, једна је лемљење након површинске метализације, а друга је лемљење без површинске обраде. Без обзира на то која се метода користи, заварени спој мора бити претходно третиран пре склапања, а површински загађивачи графитних материјала морају бити обрисани алкохолом или ацетоном. У случају лемљења површинском метализацијом, слој Ni, Cu или слој Ti, Zr или молибден дисилицида мора се нанети на површину графита плазма прскањем, а затим се за лемљење користи додатни метал на бази бакра или додатни метал на бази сребра. Директно лемљење активним лемом је тренутно најчешће коришћена метода. Температура лемљења може се одабрати према лему датом у табели 16. Лем се може стегнути у средини лемљеног споја или близу једног краја. Приликом лемљења металом са великим коефицијентом термичког ширења, Mo или Ti одређене дебљине могу се користити као међуслој. Прелазни слој може произвести пластичну деформацију током загревања лемљењем, апсорбовати термички напон и спречити пуцање графита. На пример, Mo се користи као прелазни спој за вакуумско лемљење графитних и хастелоин компоненти. Користи се B-pd60ni35cr5 лем са добром отпорношћу на корозију растопљеним солима и зрачење. Температура лемљења је 1260 ℃ и температура се одржава 10 минута.
Природни дијамант се може директно лемити са b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 и другим активним лемовима. Лемљење треба изводити под вакуумом или у атмосфери са ниским нивоом аргона. Температура лемљења не сме прећи 850 ℃, а треба одабрати већу брзину загревања. Време задржавања на температури лемљења не сме бити предуго (генерално око 10 секунди) како би се избегло стварање континуираног слоја на граници. Приликом лемљења дијаманта и легираног челика, треба додати пластични међуслој или слој легуре са ниским ширењем ради прелаза како би се спречило оштећење зрна дијаманта изазвано прекомерним термичким напрезањем. Алат за стругање или алат за бушење за ултра прецизну обраду се производи поступком лемљења, при чему се на челично тело леме 20 ~ 100 мг ситних честица дијаманта, а чврстоћа споја лемљења достиже 200 ~ 250 mpa.
Поликристални дијамант се може лемити пламеном, високом фреквенцијом или вакуумом. За сечење метала или камена дијамантским кружним тестерама треба користити лемљење високом фреквенцијом или лемљење пламеном. Треба одабрати активни додатни метал за лемљење Ag Cu Ti са ниском тачком топљења. Температура лемљења треба да се контролише испод 850 ℃, време загревања не сме бити предуго, а треба усвојити спору брзину хлађења. Поликристални дијамантски бургије које се користе у нафтним и геолошким бушењима имају лоше радне услове и подносе велика ударна оптерећења. Може се одабрати додатни метал за лемљење на бази никла, а чиста бакарна фолија може се користити као међуслој за вакуумско лемљење. На пример, 350 ~ 400 капсула стубастог поликристалног дијаманта пречника 4,5 ~ 4,5 мм се лемљује у перфорације челика 35CrMo или 40CrNiMo да би се формирали резни зупци. Усваја се вакуумско лемљење, а степен вакуума није мањи од 5 × 10⁻² Па, температура лемљења је 1020 ± 5 ℃, време задржавања је 20 ± 2 мин, а чврстоћа на смицање лемљеног споја је већа од 200 mpa.
Током лемљења, сопствена тежина завара треба да се користи за склапање и позиционирање колико год је то могуће како би метални део притиснуо графит или поликристални материјал у горњем делу. Када се за позиционирање користи уређај, материјал уређаја треба да буде материјал са коефицијентом термичког ширења сличним оном код завара.
Време објаве: 13. јун 2022.