(1) Karakteristik penyolderan: Permasalahan yang dihadapi dalam penyolderan grafit dan berlian polikristalin sangat mirip dengan penyolderan keramik. Dibandingkan dengan logam, solder sulit untuk membasahi material grafit dan berlian polikristalin, dan koefisien muai termalnya sangat berbeda dengan material struktural umum. Keduanya dipanaskan langsung di udara, dan oksidasi atau karbonisasi akan terjadi ketika suhu melebihi 400℃. Oleh karena itu, penyolderan vakum harus diadopsi, dan tingkat vakum tidak boleh kurang dari 10-1Pa. Karena kekuatan keduanya tidak tinggi, jika terjadi tekanan termal selama penyolderan, retakan dapat terjadi. Usahakan untuk memilih logam pengisi penyolderan dengan koefisien muai termal yang rendah dan kendalikan laju pendinginan secara ketat. Karena permukaan bahan-bahan tersebut tidak mudah dibasahi oleh logam pengisi penyolderan biasa, maka lapisan W, Mo, dan unsur-unsur lain setebal 2,5 ~ 12,5um dapat diendapkan pada permukaan bahan polikristalin grafit dan berlian melalui modifikasi permukaan (pelapisan vakum, penyemprotan ion, penyemprotan plasma, dan metode lainnya) sebelum penyolderan dan membentuk karbida yang sesuai dengannya, atau dapat juga digunakan logam pengisi penyolderan dengan aktivitas tinggi.
Grafit dan intan memiliki beragam tingkatan, yang berbeda dalam ukuran partikel, densitas, kemurnian, dan aspek lainnya, serta memiliki karakteristik penyolderan yang berbeda pula. Selain itu, jika suhu material intan polikristalin melebihi 1000℃, rasio keausan polikristalin mulai menurun, dan rasio keausan menurun lebih dari 50% ketika suhu melebihi 1200℃. Oleh karena itu, saat melakukan penyolderan vakum intan, suhu penyolderan harus dijaga di bawah 1200℃, dan tingkat vakum tidak boleh kurang dari 5 × 10-2Pa.
(2) Pemilihan logam pengisi penyolderan terutama didasarkan pada penggunaan dan pemrosesan permukaan. Untuk material tahan panas, logam pengisi penyolderan dengan suhu penyolderan tinggi dan ketahanan panas yang baik harus dipilih; untuk material tahan korosi kimia, logam pengisi penyolderan dengan suhu penyolderan rendah dan ketahanan korosi yang baik dipilih. Untuk grafit setelah perawatan metalisasi permukaan, solder tembaga murni dengan keuletan tinggi dan ketahanan korosi yang baik dapat digunakan. Solder aktif berbasis perak dan tembaga memiliki keterbasahan dan fluiditas yang baik terhadap grafit dan intan, tetapi suhu layanan sambungan penyolderan sulit melebihi 400 ℃. Untuk komponen grafit dan perkakas intan yang digunakan antara 400 ℃ dan 800 ℃, logam pengisi biasanya digunakan berbasis emas, berbasis paladium, berbasis mangan, atau berbasis titanium. Untuk sambungan yang digunakan antara 800 ℃ dan 1000 ℃, logam pengisi berbasis nikel atau berbasis bor harus digunakan. Bila komponen grafit digunakan di atas 1000 ℃, logam pengisi logam murni (Ni, PD, Ti) atau logam pengisi paduan yang mengandung molibdenum, Mo, Ta, dan unsur lain yang dapat membentuk karbida dengan karbon dapat digunakan.
Untuk grafit atau berlian tanpa perawatan permukaan, logam pengisi aktif dalam tabel 16 dapat digunakan untuk mematri langsung. Sebagian besar logam pengisi ini adalah paduan biner atau terner berbasis titanium. Titanium murni bereaksi kuat dengan grafit, yang dapat membentuk lapisan karbida yang sangat tebal, dan koefisien ekspansi liniernya sangat berbeda dari grafit, yang mudah menghasilkan retakan, sehingga tidak dapat digunakan sebagai solder. Penambahan Cr dan Ni ke Ti dapat mengurangi titik leleh dan meningkatkan keterbasahan dengan keramik. Ti adalah paduan terner, terutama terdiri dari Ti Zr, dengan penambahan TA, Nb dan elemen lainnya. Ini memiliki koefisien ekspansi linier yang rendah, yang dapat mengurangi tegangan mematri. Paduan terner yang terutama terdiri dari Ti Cu cocok untuk mematri grafit dan baja, dan sambungannya memiliki ketahanan korosi yang tinggi.
Tabel 16 logam pengisi penyolderan untuk penyolderan langsung grafit dan berlian
(3) Proses penyolderan Metode penyolderan grafit dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu penyolderan setelah pelapisan logam pada permukaan, dan penyolderan tanpa perlakuan permukaan. Metode apa pun yang digunakan, hasil las harus diolah terlebih dahulu sebelum dirakit, dan kontaminan permukaan material grafit harus dibersihkan dengan alkohol atau aseton. Untuk penyolderan logam pada permukaan, lapisan Ni, Cu, Ti, Zr, atau molibdenum disilisida harus disemprotkan pada permukaan grafit dengan plasma spray, kemudian penyolderan dapat dilakukan dengan logam pengisi berbasis tembaga atau logam pengisi berbasis perak. Saat ini, penyolderan langsung dengan solder aktif merupakan metode yang paling banyak digunakan. Suhu penyolderan dapat dipilih berdasarkan solder yang tertera pada Tabel 16. Solder dapat dijepit di tengah sambungan penyolderan atau di dekat salah satu ujungnya. Untuk penyolderan logam dengan koefisien muai panas yang besar, Mo atau Ti dengan ketebalan tertentu dapat digunakan sebagai lapisan penyangga antara. Lapisan transisi dapat menghasilkan deformasi plastis selama pemanasan penyolderan, menyerap tegangan termal, dan mencegah retak grafit. Misalnya, Mo digunakan sebagai sambungan transisi untuk penyolderan vakum komponen grafit dan hastelloyn. Solder B-pd60ni35cr5 dengan ketahanan yang baik terhadap korosi garam cair dan radiasi digunakan. Suhu penyolderan adalah 1260℃ dan dipertahankan selama 10 menit.
Berlian alami dapat langsung dibrazing dengan b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8, dan solder aktif lainnya. Brazing harus dilakukan dalam kondisi vakum atau perlindungan argon rendah. Suhu brazing tidak boleh melebihi 850℃, dan laju pemanasan yang lebih cepat harus dipilih. Waktu penahanan pada suhu brazing tidak boleh terlalu lama (umumnya sekitar 10 detik) untuk menghindari pembentukan lapisan tik kontinu pada antarmuka. Saat mebrazing berlian dan baja paduan, lapisan interlayer plastik atau lapisan paduan ekspansi rendah harus ditambahkan untuk transisi guna mencegah kerusakan butiran berlian akibat tegangan termal yang berlebihan. Alat bubut atau alat bor untuk pemesinan presisi ultra diproduksi melalui proses brazing, yang mebrazing 20~100mg partikel berlian kecil ke badan baja, dan kekuatan sambungan brazing mencapai 200~250mpa.
Berlian polikristalin dapat dibrazing dengan api, frekuensi tinggi, atau vakum. Brazing frekuensi tinggi atau brazing api dapat digunakan untuk mata gergaji bundar berlian yang memotong logam atau batu. Logam pengisi brazing aktif Ag Cu Ti dengan titik leleh rendah harus dipilih. Suhu brazing harus dikontrol di bawah 850℃, waktu pemanasan tidak boleh terlalu lama, dan laju pendinginan lambat harus digunakan. Mata bor berlian polikristalin yang digunakan dalam pengeboran minyak dan geologi memiliki kondisi kerja yang buruk dan menanggung beban impak yang besar. Logam pengisi brazing berbasis nikel dapat dipilih dan foil tembaga murni dapat digunakan sebagai lapisan interlayer untuk brazing vakum. Misalnya, berlian polikristalin kolumnar dengan ukuran 350 ~ 400 kapsul Ф 4,5 ~ 4,5 mm dibrazing ke dalam perforasi baja 35CrMo atau 40CrNiMo untuk membentuk gigi pemotong. Brazing vakum diadopsi, dan derajat vakum tidak kurang dari 5 × 10-2Pa, suhu brazing adalah 1020 ± 5 ℃, waktu penahanan adalah 20 ± 2 menit, dan kekuatan geser sambungan brazing lebih besar dari 200mpa
Selama proses penyolderan, berat sendiri las harus digunakan untuk perakitan dan pemosisian semaksimal mungkin agar bagian logam menekan material grafit atau polikristalin di bagian atasnya. Saat menggunakan fixture untuk pemosisian, material fixture haruslah material dengan koefisien muai termal yang serupa dengan las.
Waktu posting: 13-Jun-2022