उच्च तापमान सहन करणाऱ्या धातूंचे ब्राझिंग

१. सोल्डर

३००० ℃ पेक्षा कमी तापमान असलेले सर्व प्रकारचे सोल्डर डब्ल्यू ब्रेझिंगसाठी वापरले जाऊ शकतात, आणि ४०० ℃ पेक्षा कमी तापमान असलेल्या घटकांसाठी तांबे किंवा चांदी आधारित सोल्डर वापरले जाऊ शकतात; ४०० ℃ ते ९०० ℃ दरम्यान वापरल्या जाणाऱ्या घटकांसाठी सामान्यतः सोने, मॅंगनीज, पॅलेडियम किंवा ड्रिल आधारित फिलर धातू वापरले जातात; १००० ℃ पेक्षा जास्त तापमानात वापरल्या जाणाऱ्या घटकांसाठी, Nb, Ta, Ni, Pt, PD आणि Mo सारखे शुद्ध धातू प्रामुख्याने वापरले जातात. प्लॅटिनम बेस सोल्डरने ब्रेझ केलेल्या घटकांचे कार्यकारी तापमान २१५० ℃ पर्यंत पोहोचले आहे. ब्रेझिंगनंतर १०८० ℃ डिफ्यूजन ट्रीटमेंट केल्यास, कमाल कार्यकारी तापमान ३०३८ ℃ पर्यंत पोहोचू शकते.

ब्रेझिंगसाठी वापरल्या जाणाऱ्या बहुतेक सोल्डर्सचा उपयोग मॉलिब्डेनम (Mo) च्या ब्रेझिंगसाठी केला जाऊ शकतो, आणि ४०० ℃ पेक्षा कमी तापमानात काम करणाऱ्या Mo घटकांसाठी तांबे किंवा चांदी आधारित सोल्डर्स वापरले जाऊ शकतात; ४०० ~ ६५० ℃ तापमानात चालणाऱ्या इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी आणि गैर-संरचनात्मक भागांसाठी, Cu Ag, Au Ni, PD Ni किंवा Cu Ni सोल्डर्स वापरले जाऊ शकतात; उच्च तापमानात काम करणाऱ्या घटकांसाठी, उच्च वितळणबिंदू असलेले टायटॅनियम आधारित किंवा इतर शुद्ध धातूंचे फिलर मेटल्स वापरले जाऊ शकतात. हे लक्षात घ्यावे की, ब्रेझिंग जोडांमध्ये ठिसूळ आंतरधातू संयुगे तयार होणे टाळण्यासाठी, मॅंगनीज आधारित, कोबाल्ट आधारित आणि निकेल आधारित फिलर मेटल्स सामान्यतः वापरण्याची शिफारस केली जात नाही.

जेव्हा १००० ℃ पेक्षा कमी तापमानात TA किंवा Nb घटक वापरले जातात, तेव्हा तांबे-आधारित, मॅंगनीज-आधारित, कोबाल्ट-आधारित, टायटॅनियम-आधारित, निकेल-आधारित, सोने-आधारित आणि पॅलेडियम-आधारित इंजेक्शन्स निवडली जाऊ शकतात, ज्यात Cu Au, Au Ni, PD Ni आणि Pt Au_ Ni यांचा समावेश आहे. तसेच Cu Sn सोल्डर्समध्ये TA आणि Nb सोबत चांगली ओलावा क्षमता, चांगली ब्रेझिंग सीम निर्मिती आणि उच्च जोड शक्ती असते. चांदी-आधारित फिलर धातूंमुळे ब्रेझिंग धातू ठिसूळ होण्याची शक्यता असल्याने, ते शक्यतो टाळले पाहिजेत. १००० ℃ ते १३०० ℃ दरम्यान वापरल्या जाणाऱ्या घटकांसाठी, शुद्ध धातू Ti, V, Zr किंवा या धातूंवर आधारित मिश्रधातू, जे त्यांच्यासोबत अनंत घन आणि द्रव अवस्था तयार करतात, ते ब्रेझिंग फिलर धातू म्हणून निवडले पाहिजेत. जेव्हा वापराचे तापमान जास्त असते, तेव्हा HF असलेले फिलर धातू निवडले जाऊ शकतात.

W. उच्च तापमानावर Mo, Ta आणि Nb साठी ब्रेझिंग फिलर धातूंकरिता तक्ता 13 पहा.

तक्ता १३: दुर्दम्य धातूंच्या उच्च तापमान ब्राझिंगसाठी लागणारे ब्राझिंग फिलर धातू

२. ब्रेझिंग तंत्रज्ञान

ब्रेझिंग करण्यापूर्वी, उष्णतारोधक धातूच्या पृष्ठभागावरील ऑक्साईड काळजीपूर्वक काढून टाकणे आवश्यक आहे. यासाठी यांत्रिक ग्राइंडिंग, सँड ब्लास्टिंग, अल्ट्रासोनिक क्लीनिंग किंवा रासायनिक क्लीनिंगचा वापर केला जाऊ शकतो. साफसफाईची प्रक्रिया पूर्ण झाल्यावर लगेचच ब्रेझिंग केले पाहिजे.

टंगस्टनच्या (W) अंगभूत ठिसूळपणामुळे, घटक जोडणीच्या प्रक्रियेत तुटफूट टाळण्यासाठी W चे भाग काळजीपूर्वक हाताळले पाहिजेत. ठिसूळ टंगस्टन कार्बाइड तयार होण्यापासून रोखण्यासाठी, W आणि ग्रॅफाइट यांचा थेट संपर्क टाळला पाहिजे. वेल्डिंगपूर्वीच्या प्रक्रियेमुळे किंवा वेल्डिंगमुळे आलेला पूर्व-ताण (prestressing) काढून टाकला पाहिजे. तापमान वाढल्यावर W चे ऑक्सिडेशन (oxidation) खूप सहज होते. ब्रेझिंग (brazing) करताना व्हॅक्यूमची (vacuum) पातळी पुरेशी उच्च असली पाहिजे. जेव्हा १००० ~ १४०० ℃ तापमानाच्या श्रेणीत ब्रेझिंग केले जाते, तेव्हा व्हॅक्यूमची पातळी ८ × १०⁻³ Pa पेक्षा कमी नसावी. जोडाचे पुनर्वितळण तापमान (remelting temperature) आणि सेवा तापमान (service temperature) सुधारण्यासाठी, वेल्डिंगनंतर ब्रेझिंग प्रक्रियेसोबत डिफ्यूजन ट्रीटमेंट (diffusion treatment) केली जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, ११८० ℃ तापमानावर W चे ब्रेझिंग करण्यासाठी b-ni68cr20si10fel सोल्डर वापरला जातो. वेल्डिंगनंतर 1070 ℃ /4 तास, 1200 ℃ /3.5 तास आणि 1300 ℃ /2 तास या तीन प्रसार उपचारांनंतर, ब्रेझ केलेल्या सांध्याचे सेवा तापमान 2200 ℃ पेक्षा जास्त पोहोचू शकते.

मॉलिब्डेनमचा (Mo) ब्रेझिंग सांधा जोडताना त्याच्या कमी औष्णिक प्रसरण गुणांकाचा विचार केला पाहिजे आणि सांध्यामधील अंतर ०.०५ ते ०.१३ मिमीच्या मर्यादेत असावे. जर फिक्स्चर वापरले जात असेल, तर कमी औष्णिक प्रसरण गुणांक असलेल्या पदार्थाची निवड करावी. फ्लेम ब्रेझिंग, नियंत्रित वातावरण भट्टी, व्हॅक्यूम भट्टी, इंडक्शन भट्टी आणि रेझिस्टन्स हीटिंगमध्ये तापमान पुन:स्फटिकीकरण तापमानापेक्षा जास्त झाल्यास किंवा सोल्डरच्या घटकांच्या प्रसारामुळे पुन:स्फटिकीकरण तापमान कमी झाल्यास मॉलिब्डेनमचे पुन:स्फटिकीकरण होते. त्यामुळे, जेव्हा ब्रेझिंगचे तापमान पुन:स्फटिकीकरण तापमानाच्या जवळ असते, तेव्हा ब्रेझिंगचा कालावधी जितका कमी असेल तितके चांगले. मॉलिब्डेनमच्या पुन:स्फटिकीकरण तापमानापेक्षा जास्त तापमानावर ब्रेझिंग करताना, खूप वेगाने थंड झाल्यामुळे होणारे तडे टाळण्यासाठी ब्रेझिंगचा कालावधी आणि थंड होण्याचा दर नियंत्रित करणे आवश्यक आहे. जेव्हा ऑक्सिॲसिटिलीन फ्लेम ब्रेझिंग वापरले जाते, तेव्हा मिश्र फ्लक्स वापरणे आदर्श ठरते, म्हणजेच औद्योगिक बोरेट किंवा सिल्व्हर ब्रेझिंग फ्लक्ससोबत कॅल्शियम फ्लोराईड असलेला उच्च-तापमान फ्लक्स वापरल्यास चांगले संरक्षण मिळू शकते. या पद्धतीत, प्रथम Mo च्या पृष्ठभागावर सिल्व्हर ब्रेझिंग फ्लक्सचा थर दिला जातो आणि नंतर उच्च-तापमान फ्लक्सचा थर दिला जातो. सिल्व्हर ब्रेझिंग फ्लक्स कमी तापमान श्रेणीत सक्रिय असतो आणि उच्च-तापमान फ्लक्सचे सक्रिय तापमान 1427 ℃ पर्यंत पोहोचू शकते.

TA किंवा Nb घटकांचे ब्रेझिंग शक्यतो निर्वात अवस्थेत केले जाते आणि निर्वाताची पातळी 1.33 × 10-2 Pa पेक्षा कमी नसते. जर ब्रेझिंग निष्क्रिय वायूच्या संरक्षणाखाली केले जात असेल, तर कार्बन मोनोऑक्साइड, अमोनिया, नायट्रोजन आणि कार्बन डायऑक्साइड यांसारख्या वायू अशुद्धींना काटेकोरपणे काढून टाकले पाहिजे. जेव्हा हवेत ब्रेझिंग किंवा रेझिस्टन्स ब्रेझिंग केले जाते, तेव्हा विशेष ब्रेझिंग फिलर मेटल आणि योग्य फ्लक्सचा वापर केला पाहिजे. उच्च तापमानात TA किंवा Nb चा ऑक्सिजनशी संपर्क टाळण्यासाठी, पृष्ठभागावर धातूच्या तांब्याचा किंवा निकेलचा थर चढवला जाऊ शकतो आणि त्यानुसार डिफ्यूजन ॲनीलिंग उपचार केले जाऊ शकतात.