Brasagem de metais ativos

1. Material de brasagem

(1) O titânio e suas ligas base raramente são brasados ​​com solda macia. Os metais de adição usados ​​para brasagem incluem principalmente metais à base de prata, à base de alumínio, à base de titânio ou à base de titânio-zircônio.

A solda à base de prata é usada principalmente em componentes com temperatura de trabalho inferior a 540 °C. As juntas feitas com solda de prata pura apresentam baixa resistência, são propensas a rachaduras e têm baixa resistência à corrosão e à oxidação. A temperatura de brasagem da solda Ag-Cu é inferior à da prata pura, mas a molhabilidade diminui com o aumento do teor de cobre. A solda Ag-Cu contendo uma pequena quantidade de lítio pode melhorar a molhabilidade e o grau de liga entre a solda e o metal base. A solda Ag-Li possui características de baixo ponto de fusão e forte redutibilidade. É adequada para brasagem de titânio e ligas de titânio em atmosfera protetora. No entanto, a brasagem a vácuo pode contaminar o forno devido à evaporação do lítio. O metal de adição Ag-5Al-(0,5 ~ 1,0)Mn é o metal de adição preferido para componentes de liga de titânio de paredes finas. A junta brasada apresenta boa resistência à oxidação e à corrosão. A resistência ao cisalhamento das juntas de titânio e liga de titânio brasadas com metal de adição à base de prata é mostrada na Tabela 12.

Tabela 12: Parâmetros do processo de brasagem e resistência da junta de titânio e ligas de titânio

A baixa temperatura de brasagem da solda à base de alumínio impede a ocorrência da transformação da fase β da liga de titânio, reduzindo as exigências na seleção de materiais e estruturas para fixação por brasagem. A interação entre o metal de adição e o metal base é baixa, e a dissolução e difusão não são significativas. No entanto, a plasticidade do metal de adição é boa, facilitando a laminação conjunta com o metal base. Portanto, é muito adequado para brasagem de radiadores de liga de titânio, estruturas em favo de mel e estruturas laminadas.

Os fluxos à base de titânio ou titânio-zircônio geralmente contêm Cu, Ni e outros elementos, que podem se difundir rapidamente na matriz e reagir com o titânio durante a brasagem, resultando em corrosão da matriz e formação de uma camada frágil. Portanto, a temperatura e o tempo de brasagem devem ser rigorosamente controlados, e seu uso deve ser evitado na brasagem de estruturas de paredes finas. O B-Ti48Zr48Be é uma solda típica de Ti-Zr. Possui boa molhabilidade com o titânio e o metal base não apresenta tendência à formação de grãos durante a brasagem.

(2) Metais de enchimento para brasagem de zircônio e ligas base: a brasagem de zircônio e ligas base inclui principalmente b-zr50ag50, b-zr76sn24, b-zr95be5, etc., que são amplamente utilizados na brasagem de tubos de liga de zircônio de reatores nucleares.

(3) O fluxo de brasagem e a atmosfera protetora de titânio, zircônio e ligas básicas podem obter resultados satisfatórios em vácuo e atmosfera inerte (hélio e argônio). Argônio de alta pureza deve ser usado para brasagem com proteção de argônio, e o ponto de orvalho deve ser de -54 ℃ ou inferior. Fluxo especial contendo fluoreto e cloreto de Na, K e Li metálicos deve ser usado para brasagem com chama.

2. Tecnologia de brasagem

Antes da brasagem, a superfície deve ser completamente limpa, desengordurada e a película de óxido removida. Películas espessas de óxido devem ser removidas por métodos mecânicos, jateamento de areia ou banho de sal fundido. Películas finas de óxido podem ser eliminadas em uma solução contendo de 20% a 40% de ácido nítrico e 2% de ácido fluorídrico.

Durante o aquecimento por brasagem, o titânio (Ti), o zircônio (Zr) e suas ligas não devem entrar em contato com o ar na superfície de junção. A brasagem pode ser realizada sob vácuo ou gás inerte. Pode-se utilizar aquecimento por indução de alta frequência ou aquecimento em atmosfera protegida. O aquecimento por indução é o método mais indicado para peças pequenas e simétricas, enquanto a brasagem em forno é mais vantajosa para componentes grandes e complexos.

Materiais como Ni, Cr, W, Mo, Ta e outros devem ser selecionados como elementos de aquecimento para brasagem de Ti, Zr e suas ligas. Equipamentos com grafite exposto como elementos de aquecimento não devem ser utilizados para evitar a contaminação por carbono. O dispositivo de brasagem deve ser feito de materiais com boa resistência a altas temperaturas, coeficiente de expansão térmica semelhante ao do Ti ou Zr e baixa reatividade com o metal base.