(1) Caractéristiques du brasage Les problèmes posés par le brasage polycristallin graphite et diamant sont très similaires à ceux rencontrés dans le brasage céramique.Par rapport au métal, la soudure est difficile à mouiller les matériaux polycristallins en graphite et en diamant, et son coefficient de dilatation thermique est très différent de celui des matériaux de structure généraux.Les deux sont chauffés directement dans l'air et une oxydation ou une carbonisation se produit lorsque la température dépasse 400 ℃.Par conséquent, le brasage sous vide doit être adopté et le degré de vide ne doit pas être inférieur à 10-1pa.Étant donné que la résistance des deux n'est pas élevée, s'il y a une contrainte thermique pendant le brasage, des fissures peuvent se produire.Essayez de sélectionner un métal d'apport de brasage à faible coefficient de dilatation thermique et contrôlez strictement la vitesse de refroidissement.Étant donné que la surface de tels matériaux n'est pas facile à mouiller par des métaux d'apport de brasage ordinaires, une couche de W, Mo et d'autres éléments de 2,5 à 12,5 µm d'épaisseur peut être déposée sur la surface des matériaux polycristallins en graphite et en diamant par modification de surface (revêtement sous vide , pulvérisation ionique, pulvérisation au plasma et autres méthodes) avant le brasage et former avec eux des carbures correspondants, ou des métaux d'apport de brasage à haute activité peuvent être utilisés.
Le graphite et le diamant ont de nombreuses qualités, qui diffèrent par la taille des particules, la densité, la pureté et d'autres aspects, et ont des caractéristiques de brasage différentes.De plus, si la température des matériaux en diamant polycristallin dépasse 1000 ℃, le taux d'usure polycristallin commence à diminuer et le taux d'usure diminue de plus de 50% lorsque la température dépasse 1200 ℃.Par conséquent, lors du brasage sous vide du diamant, la température de brasage doit être contrôlée en dessous de 1200 ℃ et le degré de vide ne doit pas être inférieur à 5 × 10-2Pa.
(2) Le choix du métal d'apport de brasage est principalement basé sur l'utilisation et le traitement de surface.Lorsqu'il est utilisé comme matériau résistant à la chaleur, le métal d'apport de brasage avec une température de brasage élevée et une bonne résistance à la chaleur doit être sélectionné ;Pour les matériaux résistant à la corrosion chimique, des métaux d'apport de brasage à basse température de brasage et une bonne résistance à la corrosion sont sélectionnés.Pour le graphite après traitement de métallisation de surface, une soudure au cuivre pur avec une ductilité élevée et une bonne résistance à la corrosion peut être utilisée.La soudure active à base d'argent et à base de cuivre a une bonne mouillabilité et fluidité au graphite et au diamant, mais la température de service du joint brasé est difficile à dépasser 400 ℃.Pour les composants en graphite et les outils diamantés utilisés entre 400 ℃ et 800 ℃, des métaux d'apport à base d'or, de palladium, de manganèse ou de titane sont généralement utilisés.Pour les joints utilisés entre 800 ℃ et 1000 ℃, des métaux d'apport à base de nickel ou à base de foret doivent être utilisés.Lorsque des composants en graphite sont utilisés au-dessus de 1000 ℃, des métaux d'apport en métal pur (Ni, PD, Ti) ou des métaux d'apport en alliage contenant du molybdène, du Mo, du Ta et d'autres éléments pouvant former des carbures avec du carbone peuvent être utilisés.
Pour le graphite ou le diamant sans traitement de surface, les métaux d'apport actifs du tableau 16 peuvent être utilisés pour le brasage direct.La plupart de ces métaux d'apport sont des alliages binaires ou ternaires à base de titane.Le titane pur réagit fortement avec le graphite, qui peut former une couche de carbure très épaisse, et son coefficient de dilatation linéaire est assez différent de celui du graphite, qui est facile à produire des fissures, il ne peut donc pas être utilisé comme soudure.L'ajout de Cr et Ni au Ti peut réduire le point de fusion et améliorer la mouillabilité avec la céramique.Ti est un alliage ternaire, principalement composé de Ti Zr, avec l'ajout de TA, Nb et d'autres éléments.Il a un faible coefficient de dilatation linéaire, ce qui peut réduire la contrainte de brasage.L'alliage ternaire principalement composé de Ti Cu convient au brasage du graphite et de l'acier, et le joint présente une résistance élevée à la corrosion.
Tableau 16 métaux d'apport de brasage pour le brasage direct du graphite et du diamant
(3) Processus de brasage Les méthodes de brasage du graphite peuvent être divisées en deux catégories, l'une est le brasage après métallisation de surface et l'autre est le brasage sans traitement de surface.Quelle que soit la méthode utilisée, la soudure doit être prétraitée avant l'assemblage et les contaminants de surface des matériaux en graphite doivent être nettoyés avec de l'alcool ou de l'acétone.En cas de brasage par métallisation de surface, une couche de Ni, Cu ou une couche de Ti, Zr ou de disiliciure de molybdène doit être déposée sur la surface du graphite par projection au plasma, puis un métal d'apport à base de cuivre ou d'argent doit être utilisé pour le brasage. .Le brasage direct avec brasure active est actuellement la méthode la plus utilisée.La température de brasage peut être sélectionnée en fonction de la soudure fournie dans le tableau 16. La soudure peut être serrée au milieu du joint brasé ou près d'une extrémité.Lors du brasage avec un métal à fort coefficient de dilatation thermique, Mo ou Ti d'une certaine épaisseur peuvent être utilisés comme couche tampon intermédiaire.La couche de transition peut produire une déformation plastique lors du chauffage du brasage, absorber les contraintes thermiques et éviter la fissuration du graphite.Par exemple, Mo est utilisé comme joint de transition pour le brasage sous vide de composants en graphite et en hastellyn.La soudure B-pd60ni35cr5 avec une bonne résistance à la corrosion par les sels fondus et aux radiations est utilisée.La température de brasage est de 1260 ℃ et la température est maintenue pendant 10min.
Le diamant naturel peut être directement brasé avec b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 et d'autres soudures actives.Le brasage doit être réalisé sous vide ou sous protection basse argon.La température de brasage ne doit pas dépasser 850 ℃ et une vitesse de chauffage plus rapide doit être sélectionnée.Le temps de maintien à la température de brasage ne doit pas être trop long (généralement environ 10s) pour éviter la formation d'une couche de tic continue à l'interface.Lors du brasage du diamant et de l'acier allié, une couche intermédiaire en plastique ou une couche d'alliage à faible dilatation doit être ajoutée pour la transition afin d'éviter l'endommagement des grains de diamant causé par une contrainte thermique excessive.L'outil de tournage ou l'outil d'alésage pour l'usinage d'ultra précision est fabriqué par un processus de brasage, qui brase 20 à 100 mg de diamant à petites particules sur le corps en acier, et la résistance du joint de brasage atteint 200 à 250 MPa.
Le diamant polycristallin peut être brasé à la flamme, à haute fréquence ou sous vide.Le brasage à haute fréquence ou le brasage à la flamme doit être adopté pour la lame de scie circulaire diamantée coupant le métal ou la pierre.Le métal d'apport de brasage actif Ag Cu Ti à bas point de fusion doit être sélectionné.La température de brasage doit être contrôlée en dessous de 850 ℃, le temps de chauffage ne doit pas être trop long et une vitesse de refroidissement lente doit être adoptée.Les trépans en diamant polycristallin utilisés dans le forage pétrolier et géologique ont de mauvaises conditions de travail et supportent d'énormes charges d'impact.Un métal d'apport de brasage à base de nickel peut être sélectionné et une feuille de cuivre pur peut être utilisée comme couche intermédiaire pour le brasage sous vide.Par exemple, 350 ~ 400 capsules de diamant polycristallin colonnaire de 4,5 ~ 4,5 mm sont brasées dans les perforations d'acier 35CrMo ou 40CrNiMo pour former des dents de coupe.Le brasage sous vide est adopté et le degré de vide n'est pas inférieur à 5 × 10-2 Pa, la température de brasage est de 1020 ± 5 ℃, le temps de maintien est de 20 ± 2 min et la résistance au cisaillement du joint de brasage est supérieure à 200mpa
Lors du brasage, le poids propre de la soudure doit être utilisé autant que possible pour l'assemblage et le positionnement afin que la partie métallique presse le graphite ou le matériau polycristallin à la partie supérieure.Lors de l'utilisation de la fixation pour le positionnement, le matériau de la fixation doit être le matériau dont le coefficient de dilatation thermique est similaire à celui de la construction soudée.
Heure de publication : 13 juin 2022