活性金属のろう付け

1.ろう付け材

(1)チタンとその基合金が軟質はんだでろう付けされることはめったにありません。ろう付けに使用されるろう付け溶加材には、主に銀基、アルミニウム基、チタン基、チタンジルコニウム基があります。

銀系はんだは主に使用温度540℃以下の部品に使用されます。純銀はんだを使用した接合部は、強度が低く、割れやすく、耐食性、耐酸化性に劣ります。Ag Cuはんだのろう付け温度は銀よりも低いですが、Cu含有量が増えると湿潤性が低下します。少量のLiを含むAgCuはんだは、はんだと母材間の湿潤性と合金化度を向上させることができます。AG Liはんだは、融点が低く、還元性が高いという特徴があります。保護雰囲気でのチタンおよびチタン合金のろう付けに適しています。ただし、真空ろう付けはLiの蒸発により炉を汚染します。Ag-5al-(0.5〜1.0)Mn溶加材は、薄肉チタン合金部品に適した溶加材です。ろう付けされた接合部は、優れた耐酸化性と耐食性を備えています。銀ベースの溶加材でろう付けされたチタンおよびチタン合金の接合部のせん断強度を表12に示します。

表12チタンおよびチタン合金のろう付けプロセスパラメータと接合強度

Table 12 brazing process parameters and joint strength of titanium and titanium alloys

アルミニウムベースのはんだのろう付け温度は低く、チタン合金の発生を引き起こしません。β相変態により、ろう付け器具の材料と構造を選択する必要が少なくなります。溶加材と母材の相互作用が少なく、溶解・拡散は明らかではありませんが、溶加材の可塑性は良好で、溶加材と母材を一緒に圧延しやすいので、チタン合金ラジエーター、ハニカム構造、ラミネート構造のろう付けに最適です。

チタンベースまたはチタンジルコニウムベースのフラックスには、一般にCu、Ni、およびその他の元素が含まれており、ろう付け中にマトリックスに急速に拡散してチタンと反応し、マトリックスの腐食と脆性層の形成を引き起こします。したがって、ろう付け中はろう付け温度と保持時間を厳しく管理し、薄肉構造物のろう付けには極力使用しないでください。B-ti48zr48beは典型的なTiZrはんだです。チタンとの濡れ性が良く、ろう付け時に母材が結晶粒成長する傾向がありません。

(2)ジルコニウムおよびベース合金用のろう付け溶加材ジルコニウムおよびベース合金のろう付けには、主に、原子力発電所のジルコニウム合金パイプのろう付けに広く使用されているb-zr50ag50、b-zr76sn24、b-zr95be5などが含まれます。

(3)ろう付けフラックスと保護雰囲気チタン、ジルコニウムおよびベース合金は、真空および不活性雰囲気(ヘリウムおよびアルゴン)で満足のいく結果を得ることができます。アルゴンシールドろう付けには高純度アルゴンを使用し、露点は-54℃以下である必要があります。火炎ろう付けには、金属Na、K、Liのフッ化物と塩化物を含む特殊なフラックスを使用する必要があります。

2.ろう付け技術

ろう付けの前に、表面を完全に洗浄し、脱脂し、酸化皮膜を除去する必要があります。厚い酸化膜は、機械的方法、サンドブラスト法、または溶融塩浴法によって除去する必要があります。酸化薄膜は、20%〜40%の硝酸と2%のフッ化水素酸を含む溶液で除去できます。

Ti、Zrおよびそれらの合金は、ろう付け加熱中に接合面を空気と接触させることはできません。ろう付けは、真空または不活性ガスの保護下で行うことができます。高周波誘導加熱または保護加熱を使用できます。小さな対称部品には誘導加熱が最適な方法ですが、大きくて複雑な部品には炉内でのろう付けがより有利です。

Ti、Zrおよびそれらの合金をろう付けするための発熱体として、Ni Cr、W、Mo、Taおよびその他の材料を選択する必要があります。炭素汚染を避けるために、発熱体としてグラファイトが露出している機器は使用しないでください。ろう付け器具は、高温強度が高く、TiやZrと同様の熱膨張係数を持ち、母材との反応性が低い材料でできている必要があります。


投稿時間:2022年6月13日