Brasagem de metais refratários

1. Soldar

Todos os tipos de solda com temperatura inferior a 3000 °C podem ser usados ​​para brasagem de tungstênio, e soldas à base de cobre ou prata podem ser usadas para componentes com temperatura inferior a 400 °C. Metais de adição à base de ouro, manganês, paládio ou broca são geralmente usados ​​para componentes utilizados entre 400 °C e 900 °C. Para componentes utilizados acima de 1000 °C, metais puros como nióbio (Nb), tântalo (Ta), níquel (Ni), platina (Pt), platina (Pd) e molibdênio (Mo) são os mais utilizados. A temperatura de trabalho de componentes brasados ​​com solda à base de platina atingiu 2150 °C. Se um tratamento de difusão a 1080 °C for realizado após a brasagem, a temperatura máxima de trabalho pode chegar a 3038 °C.

A maioria das soldas usadas para brasagem pode ser usada para brasagem de molibdênio (Mo), e soldas à base de cobre ou prata podem ser usadas para componentes de Mo que operam abaixo de 400 °C. Para dispositivos eletrônicos e peças não estruturais que operam entre 400 °C e 650 °C, podem ser usadas soldas de Cu-Ag, Au-Ni, PD-Ni ou Cu-Ni. Metais de adição à base de titânio ou outros metais puros com altos pontos de fusão podem ser usados ​​para componentes que operam em temperaturas mais elevadas. Deve-se observar que metais de adição à base de manganês, cobalto e níquel geralmente não são recomendados para evitar a formação de compostos intermetálicos frágeis nas juntas de brasagem.

Quando componentes de TA ou Nb são utilizados abaixo de 1000 °C, podem ser selecionadas injeções à base de cobre, manganês, cobalto, titânio, níquel, ouro e paládio, incluindo soldas de CuAu, AuNi, PtAu-Ni e CuSn, que apresentam boa molhabilidade com TA e Nb, boa formação de cordão de brasagem e alta resistência da junta. Como metais de adição à base de prata tendem a tornar os metais de brasagem quebradiços, devem ser evitados ao máximo. Para componentes utilizados entre 1000 °C e 1300 °C, metais puros como Ti, V, Zr ou ligas à base desses metais que formam estado sólido e líquido infinito com eles devem ser selecionados como metais de adição para brasagem. Quando a temperatura de serviço for mais alta, pode-se selecionar um metal de adição contendo HF.

W. Consulte a tabela 13 para metais de adição para brasagem de Mo, Ta e Nb em alta temperatura.

Tabela 13: Metais de adição para brasagem em alta temperatura de metais refratários

2. Tecnologia de brasagem

Antes da brasagem, é necessário remover cuidadosamente o óxido da superfície do metal refratário. Podem ser utilizados métodos como lixamento mecânico, jateamento de areia, limpeza ultrassônica ou limpeza química. A brasagem deve ser realizada imediatamente após o processo de limpeza.

Devido à fragilidade inerente do tungstênio (W), as peças de W devem ser manuseadas com cuidado durante a montagem dos componentes para evitar quebras. Para prevenir a formação de carboneto de tungstênio quebradiço, o contato direto entre o W e o grafite deve ser evitado. A pré-tensão resultante do processamento ou soldagem prévia deve ser eliminada antes da soldagem. O W oxida-se com muita facilidade quando a temperatura aumenta. O grau de vácuo deve ser suficientemente alto durante a brasagem. Quando a brasagem for realizada na faixa de temperatura de 1000 a 1400 °C, o grau de vácuo não deve ser inferior a 8 × 10⁻³ Pa. Para melhorar a temperatura de refusão e a temperatura de serviço da junta, o processo de brasagem pode ser combinado com o tratamento de difusão após a soldagem. Por exemplo, a solda β-Ni68Cr20Si10FEL pode ser usada para brasagem de W a 1180 °C. Após três tratamentos de difusão a 1070 ℃ /4h, 1200 ℃ /3,5h e 1300 ℃ /2h após a soldagem, a temperatura de serviço da junta brasada pode atingir mais de 2200 ℃.

O baixo coeficiente de expansão térmica deve ser levado em consideração na montagem da junta brasada de molibdênio (Mo), e a folga da junta deve estar na faixa de 0,05 a 0,13 mm. Se for utilizado um dispositivo de fixação, selecione um material com baixo coeficiente de expansão térmica. A recristalização do Mo ocorre quando a brasagem por chama, em forno de atmosfera controlada, forno a vácuo, forno de indução e aquecimento por resistência, excede a temperatura de recristalização ou quando esta diminui devido à difusão dos elementos da solda. Portanto, quando a temperatura de brasagem estiver próxima da temperatura de recristalização, quanto menor o tempo de brasagem, melhor. Ao brasagem acima da temperatura de recristalização do Mo, o tempo de brasagem e a taxa de resfriamento devem ser controlados para evitar trincas causadas por resfriamento muito rápido. Quando se utiliza brasagem por chama oxiacetilênica, o ideal é usar um fluxo misto, ou seja, fluxo de brasagem industrial de borato ou prata mais fluxo de alta temperatura contendo fluoreto de cálcio, o que proporciona boa proteção. O método consiste em primeiro revestir a superfície do Mo com uma camada de fluxo de brasagem de prata e, em seguida, revestir com fluxo de alta temperatura. O fluxo de brasagem de prata atua em uma faixa de temperatura mais baixa, enquanto a temperatura de atuação do fluxo de alta temperatura pode atingir 1427 °C.

Os componentes de TA ou Nb são preferencialmente brasados ​​sob vácuo, com um grau de vácuo não inferior a 1,33 × 10⁻² Pa. Se a brasagem for realizada sob atmosfera inerte, impurezas gasosas como monóxido de carbono, amônia, nitrogênio e dióxido de carbono devem ser rigorosamente removidas. Quando a brasagem ou brasagem por resistência for realizada ao ar, deve-se utilizar metal de adição especial para brasagem e fluxo apropriado. Para evitar o contato do TA ou Nb com o oxigênio em altas temperaturas, uma camada de cobre ou níquel metálico pode ser depositada sobre a superfície, seguida de um tratamento térmico de difusão.