(1) Características de brasagem: Os problemas envolvidos na brasagem de policristalinos de grafite e diamante são muito semelhantes aos encontrados na brasagem de cerâmica. Comparada com o metal, a solda é difícil de molhar materiais policristalinos de grafite e diamante, e seu coeficiente de expansão térmica é muito diferente daquele dos materiais estruturais em geral. Os dois são aquecidos diretamente no ar, e a oxidação ou carbonização ocorrerá quando a temperatura exceder 400 ℃. Portanto, a brasagem a vácuo deve ser adotada, e o grau de vácuo não deve ser inferior a 10-1 Pa. Como a resistência de ambos não é alta, se houver estresse térmico durante a brasagem, podem ocorrer rachaduras. Tente selecionar metal de adição para brasagem com baixo coeficiente de expansão térmica e controle rigorosamente a taxa de resfriamento. Como a superfície desses materiais não é facilmente umedecida por metais de adição de brasagem comuns, uma camada de 2,5 a 12,5 µm de espessura de W, Mo e outros elementos pode ser depositada na superfície de materiais policristalinos de grafite e diamante por modificação de superfície (revestimento a vácuo, pulverização iônica, pulverização de plasma e outros métodos) antes da brasagem e formar carbonetos correspondentes com eles, ou metais de adição de brasagem de alta atividade podem ser usados.
Grafite e diamante possuem diversos graus de dureza, que diferem em tamanho de partícula, densidade, pureza e outros aspectos, e possuem características de brasagem distintas. Além disso, se a temperatura dos materiais diamantados policristalinos exceder 1000 ℃, a taxa de desgaste policristalina começa a diminuir, e a taxa de desgaste diminui em mais de 50% quando a temperatura excede 1200 ℃. Portanto, ao brasar diamantes a vácuo, a temperatura de brasagem deve ser controlada abaixo de 1200 ℃, e o grau de vácuo não deve ser inferior a 5 × 10-2Pa.
(2) A escolha do metal de adição para brasagem é baseada principalmente no uso e no processamento da superfície. Quando usado como um material resistente ao calor, o metal de adição para brasagem com alta temperatura de brasagem e boa resistência ao calor deve ser selecionado; Para materiais resistentes à corrosão química, metais de adição para brasagem com baixa temperatura de brasagem e boa resistência à corrosão são selecionados. Para o grafite após o tratamento de metalização da superfície, pode ser usada solda de cobre puro com alta ductilidade e boa resistência à corrosão. Soldas ativas à base de prata e cobre têm boa molhabilidade e fluidez para grafite e diamante, mas a temperatura de serviço da junta soldada é difícil de exceder 400 ℃. Para componentes de grafite e ferramentas diamantadas usadas entre 400 ℃ e 800 ℃, metais de adição à base de ouro, paládio, manganês ou titânio são geralmente usados. Para juntas usadas entre 800 ℃ e 1000 ℃, metais de adição à base de níquel ou broca devem ser usados. Quando componentes de grafite são usados acima de 1000 ℃, podem ser usados metais de adição de metal puro (Ni, PD, Ti) ou metais de adição de liga contendo molibdênio, Mo, Ta e outros elementos que podem formar carbonetos com carbono.
Para grafite ou diamante sem tratamento de superfície, os metais de adição ativos na tabela 16 podem ser usados para brasagem direta. A maioria desses metais de adição são ligas binárias ou ternárias à base de titânio. O titânio puro reage fortemente com grafite, que pode formar uma camada de carboneto muito espessa, e seu coeficiente de expansão linear é bastante diferente daquele da grafite, que é fácil de produzir trincas, portanto, não pode ser usado como solda. A adição de Cr e Ni ao Ti pode reduzir o ponto de fusão e melhorar a molhabilidade com cerâmicas. O Ti é uma liga ternária, composta principalmente de Ti Zr, com a adição de TA, Nb e outros elementos. Possui um baixo coeficiente de expansão linear, o que pode reduzir a tensão de brasagem. A liga ternária composta principalmente de Ti Cu é adequada para a brasagem de grafite e aço, e a junta possui alta resistência à corrosão.
Tabela 16 metais de adição para brasagem direta de grafite e diamante
(3) Processo de brasagem Os métodos de brasagem de grafite podem ser divididos em duas categorias: a brasagem após a metalização da superfície e a brasagem sem tratamento de superfície. Independentemente do método utilizado, a soldagem deve ser pré-tratada antes da montagem e os contaminantes da superfície dos materiais de grafite devem ser limpos com álcool ou acetona. No caso de brasagem de metalização de superfície, uma camada de Ni, Cu ou uma camada de Ti, Zr ou dissilicida de molibdênio deve ser aplicada na superfície de grafite por pulverização de plasma e, em seguida, metal de adição à base de cobre ou metal de adição à base de prata deve ser usado para brasagem. A brasagem direta com solda ativa é o método mais amplamente utilizado atualmente. A temperatura de brasagem pode ser selecionada de acordo com a solda fornecida na tabela 16. A solda pode ser fixada no meio da junta brasada ou perto de uma extremidade. Ao brasar com um metal com um grande coeficiente de expansão térmica, Mo ou Ti com uma certa espessura podem ser usados como camada intermediária de amortecimento. A camada de transição pode produzir deformação plástica durante o aquecimento da brasagem, absorver o estresse térmico e evitar trincas na grafite. Por exemplo, o Mo é usado como junta de transição para brasagem a vácuo de componentes de grafite e Hastelloyn. Utiliza-se solda B-pd60ni35cr5, com boa resistência à corrosão por sal fundido e radiação. A temperatura de brasagem é de 1260 ℃ e mantida por 10 minutos.
O diamante natural pode ser brasado diretamente com b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 e outras soldas ativas. A brasagem deve ser realizada sob vácuo ou sob baixa proteção de argônio. A temperatura de brasagem não deve exceder 850 ℃, e uma taxa de aquecimento mais rápida deve ser selecionada. O tempo de permanência na temperatura de brasagem não deve ser muito longo (geralmente cerca de 10 segundos) para evitar a formação de uma camada de tic contínuo na interface. Ao brasar diamante e aço-liga, uma camada intermediária de plástico ou uma camada de liga de baixa expansão deve ser adicionada para a transição, a fim de evitar danos aos grãos de diamante causados por estresse térmico excessivo. A ferramenta de torneamento ou ferramenta de mandrilamento para usinagem de ultraprecisão é fabricada pelo processo de brasagem, que brasa 20 a 100 mg de pequenas partículas de diamante no corpo de aço, e a resistência da junta de brasagem atinge 200 a 250 MPa.
O diamante policristalino pode ser brasado por chama, alta frequência ou vácuo. A brasagem de alta frequência ou brasagem por chama deve ser adotada para o corte de metal ou pedra com lâmina de serra circular diamantada. O metal de adição para brasagem ativa Ag Cu Ti com baixo ponto de fusão deve ser selecionado. A temperatura de brasagem deve ser controlada abaixo de 850 ℃, o tempo de aquecimento não deve ser muito longo e uma taxa de resfriamento lenta deve ser adotada. As brocas de diamante policristalino usadas em perfuração de petróleo e geológica apresentam condições de trabalho precárias e suportam enormes cargas de impacto. O metal de adição para brasagem à base de níquel pode ser selecionado e a folha de cobre puro pode ser usada como camada intermediária para brasagem a vácuo. Por exemplo, 350 ~ 400 cápsulas de Ф 4,5 ~ 4,5 mm de diamante policristalino colunar são brasadas nas perfurações de aço 35CrMo ou 40CrNiMo para formar dentes de corte. A brasagem a vácuo é adotada e o grau de vácuo não é inferior a 5 × 10-2Pa, a temperatura de brasagem é de 1020 ± 5 ℃, o tempo de retenção é de 20 ± 2min e a resistência ao cisalhamento da junta de brasagem é maior que 200mpa
Durante a brasagem, o peso próprio da solda deve ser utilizado para a montagem e o posicionamento, tanto quanto possível, para que a peça metálica pressione o grafite ou o material policristalino na parte superior. Ao utilizar o dispositivo de fixação para posicionamento, o material do dispositivo de fixação deve ser um material com coeficiente de expansão térmica semelhante ao da solda.
Horário da publicação: 13/06/2022