(1) Karakteristik penyambungan: Masalah yang terkait dengan penyambungan grafit dan intan polikristalin sangat mirip dengan masalah yang dihadapi dalam penyambungan keramik. Dibandingkan dengan logam, solder sulit membasahi bahan grafit dan intan polikristalin, dan koefisien ekspansi termalnya sangat berbeda dari bahan struktural umum. Keduanya dipanaskan langsung di udara, dan oksidasi atau karbonisasi akan terjadi ketika suhu melebihi 400 ℃. Oleh karena itu, penyambungan vakum harus dilakukan, dan derajat vakum tidak boleh kurang dari 10-1pa. Karena kekuatan keduanya tidak tinggi, jika terjadi tegangan termal selama penyambungan, retakan dapat terjadi. Cobalah untuk memilih logam pengisi penyambungan dengan koefisien ekspansi termal rendah dan kendalikan laju pendinginan secara ketat. Karena permukaan material tersebut tidak mudah dibasahi oleh logam pengisi patri biasa, lapisan W, Mo, dan unsur lainnya setebal 2,5 ~ 12,5 µm dapat diendapkan pada permukaan material polikristalin grafit dan intan melalui modifikasi permukaan (pelapisan vakum, sputtering ion, penyemprotan plasma, dan metode lainnya) sebelum proses patri dan membentuk karbida yang sesuai dengannya, atau dapat digunakan logam pengisi patri dengan aktivitas tinggi.
Grafit dan intan memiliki banyak tingkatan, yang berbeda dalam ukuran partikel, kepadatan, kemurnian, dan aspek lainnya, serta memiliki karakteristik penyambungan yang berbeda. 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, ketika menyambung intan dengan vakum, suhu penyambungan harus dikontrol di bawah 1200 ℃, dan derajat vakum tidak boleh kurang dari 5 × 10⁻² Pa.
(2) Pemilihan logam pengisi patri terutama didasarkan pada penggunaan dan pemrosesan permukaan. Bila digunakan sebagai bahan tahan panas, logam pengisi patri dengan suhu patri tinggi dan ketahanan panas yang baik harus dipilih; Untuk bahan tahan korosi kimia, logam pengisi patri dengan suhu patri rendah dan ketahanan korosi yang baik dipilih. Untuk grafit setelah perlakuan metalisasi permukaan, solder tembaga murni dengan daktilitas tinggi dan ketahanan korosi yang baik dapat digunakan. Solder aktif berbasis perak dan berbasis tembaga memiliki kemampuan pembasahan dan fluiditas yang baik terhadap grafit dan intan, tetapi suhu layanan sambungan patri sulit melebihi 400 ℃. Untuk komponen grafit dan alat intan yang digunakan antara 400 ℃ dan 800 ℃, logam pengisi berbasis emas, berbasis paladium, berbasis mangan, atau berbasis titanium biasanya digunakan. Untuk sambungan yang digunakan antara 800 ℃ dan 1000 ℃, logam pengisi berbasis nikel atau berbasis bor harus digunakan. Ketika komponen grafit digunakan di atas 1000 ℃, logam pengisi logam murni (Ni, PD, Ti) atau logam pengisi paduan yang mengandung molibdenum, Mo, Ta dan unsur-unsur lain yang dapat membentuk karbida dengan karbon dapat digunakan.
Untuk grafit atau intan tanpa perlakuan permukaan, logam pengisi aktif pada tabel 16 dapat digunakan untuk penyambungan 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, sehingga mudah retak, dan karenanya tidak dapat digunakan sebagai solder. Penambahan Cr dan Ni pada Ti dapat mengurangi titik leleh dan meningkatkan kemampuan pembasahan dengan keramik. Ti adalah paduan terner, terutama terdiri dari Ti Zr, dengan penambahan TA, Nb, dan unsur lainnya. Paduan ini memiliki koefisien ekspansi linier yang rendah, yang dapat mengurangi tegangan penyambungan. Paduan terner yang terutama terdiri dari Ti Cu cocok untuk penyambungan grafit dan baja, dan sambungannya memiliki ketahanan korosi yang tinggi.
Tabel 16 logam pengisi patri untuk pematrian langsung grafit dan intan
(3) Proses penyambungan dengan patri. Metode penyambungan grafit dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu penyambungan dengan patri setelah metalisasi permukaan, dan penyambungan tanpa perlakuan permukaan. Terlepas dari metode yang digunakan, sambungan las harus diberi perlakuan awal sebelum perakitan, dan kontaminan permukaan bahan grafit harus dibersihkan dengan alkohol atau aseton. Dalam kasus penyambungan dengan metalisasi permukaan, lapisan Ni, Cu atau lapisan Ti, Zr atau molibdenum disilida harus dilapisi pada permukaan grafit dengan penyemprotan plasma, dan kemudian logam pengisi berbasis tembaga atau logam pengisi berbasis perak harus digunakan untuk penyambungan. Penyambungan langsung dengan solder aktif adalah metode yang paling banyak digunakan saat ini. Suhu penyambungan dapat dipilih sesuai dengan solder yang disediakan pada tabel 16. Solder dapat dijepit di tengah sambungan yang dipatri atau di dekat salah satu ujungnya. Ketika mematri dengan logam dengan koefisien ekspansi termal yang besar, Mo atau Ti dengan ketebalan tertentu dapat digunakan sebagai lapisan penyangga perantara. Lapisan transisi dapat menghasilkan deformasi plastis selama pemanasan penyambungan, menyerap tegangan termal, dan mencegah keretakan grafit. Misalnya, Mo digunakan sebagai sambungan transisi untuk penyambungan vakum komponen grafit dan hastelloy. Solder B-pd60ni35cr5 dengan ketahanan yang baik terhadap korosi garam cair dan radiasi digunakan. Suhu penyambungan adalah 1260 ℃ dan suhu dipertahankan selama 10 menit.
Berlian alami dapat langsung disolder dengan b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8, dan solder aktif lainnya. Penyolderan harus dilakukan di bawah vakum atau perlindungan argon rendah. Suhu penyolderan tidak boleh melebihi 850 ℃, dan laju pemanasan yang lebih cepat harus dipilih. Waktu penahanan pada suhu penyolderan tidak boleh terlalu lama (umumnya sekitar 10 detik) untuk menghindari pembentukan lapisan tebal yang kontinu pada antarmuka. Saat menyolder berlian dan baja paduan, lapisan perantara plastik atau lapisan paduan ekspansi rendah harus ditambahkan untuk transisi guna mencegah kerusakan butiran berlian yang disebabkan oleh tegangan termal yang berlebihan. Alat bubut atau alat bor untuk pemesinan ultra presisi diproduksi dengan proses penyolderan, yang menyolder 20 ~ 100 mg partikel kecil berlian ke badan baja, dan kekuatan sambungan penyolderan mencapai 200 ~ 250 mpa.
Intan polikristalin dapat disolder dengan api, frekuensi tinggi, atau vakum. Penyolderan frekuensi tinggi atau penyolderan api harus digunakan untuk memotong logam atau batu menggunakan mata gergaji bundar intan. Logam pengisi solder aktif Ag Cu Ti dengan titik leleh rendah harus dipilih. Suhu penyolderan harus dikontrol di bawah 850 ℃, waktu pemanasan tidak boleh terlalu lama, dan laju pendinginan yang lambat harus diterapkan. Mata bor intan polikristalin yang digunakan dalam pengeboran minyak bumi dan geologi memiliki kondisi kerja yang buruk dan menanggung beban benturan yang besar. Logam pengisi solder berbasis nikel dapat dipilih dan foil tembaga murni dapat digunakan sebagai lapisan antara untuk penyolderan vakum. Misalnya, 350 ~ 400 kapsul intan polikristalin kolumnar Ф 4,5 ~ 4,5 mm disolder ke dalam lubang baja 35CrMo atau 40CrNiMo untuk membentuk gigi pemotong. Metode pengelasan vakum digunakan, dengan derajat vakum tidak kurang dari 5 × 10⁻² Pa, suhu pengelasan 1020 ± 5 ℃, waktu penahanan 20 ± 2 menit, dan kekuatan geser sambungan las lebih besar dari 200 MPa.
Selama proses penyolderan, berat sendiri dari benda las harus dimanfaatkan semaksimal mungkin untuk perakitan dan penempatan agar bagian logam menekan grafit atau material polikristalin di bagian atas. Saat menggunakan alat bantu penempatan, material alat bantu tersebut harus memiliki koefisien ekspansi termal yang serupa dengan benda las.
Waktu posting: 13 Juni 2022