RU2359792C2 - Soldering method of refractory metal with corrosion-resistant, heat-resistant steels or nickel alloys - Google Patents
Soldering method of refractory metal with corrosion-resistant, heat-resistant steels or nickel alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2359792C2 RU2359792C2 RU2007123925/02A RU2007123925A RU2359792C2 RU 2359792 C2 RU2359792 C2 RU 2359792C2 RU 2007123925/02 A RU2007123925/02 A RU 2007123925/02A RU 2007123925 A RU2007123925 A RU 2007123925A RU 2359792 C2 RU2359792 C2 RU 2359792C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- resistant
- soldering
- refractory metal
- parts
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области соединений деталей пайкой и может быть применено при соединении разнородных металлов в ракетостроении, в частности в различных машинах, механизмах и аппаратах, работающих при высоких давлениях и температурах.The invention relates to the field of joints of parts by soldering and can be applied when connecting dissimilar metals in rocket science, in particular in various machines, mechanisms and apparatuses operating at high pressures and temperatures.
Главной сложностью соединения тугоплавких металлов как между собой, так и с коррозионно-стойкими, жаростойкими и никелевыми сплавами является то, что не все вышесказанные металлы и сплавы образуют химические соединения с тугоплавкими металлами до температуры их рекристаллизации. А это приводит, в свою очередь, к снижению физико-механических характеристик как самого тугоплавкого металла, так и паяного соединения в целом, а также требует применения дорогих припоев, состоящих из редкоземельных металлов.The main difficulty in connecting refractory metals to each other, as well as with corrosion-resistant, heat-resistant, and nickel alloys, is that not all of the above metals and alloys form chemical compounds with refractory metals to the temperature of their recrystallization. And this, in turn, leads to a decrease in the physical and mechanical characteristics of both the refractory metal itself and the soldered joint as a whole, and also requires the use of expensive solders consisting of rare-earth metals.
Известен способ соединения деталей из рения и ниобия и их сплавов. Первая деталь изготовлена из рения, а вторая деталь изготовлена из ниобия или его сплава.A known method of connecting parts from rhenium and niobium and their alloys. The first part is made of rhenium, and the second part is made of niobium or its alloy.
При соединении первой и второй деталей на поверхность рения и ниобия наносят слой рутения и нагревают покрытия обоих деталей, образуя в первой из них смешанный слой рутения и рения, а во второй - смешанный слой рутения и ниобия. После этого соединяемые поверхности обеих деталей вводят в контакт с противолежащими сторонами фольги из твердого припоя и нагревают сборку выше температуры плавления припоя. Затем детали охлаждают до комнатной температуры (патент US №96655036, кл. В23К 31/02 «Способ соединения деталей из рения и ниобия и их сплавов», опубликован 29.05.96 г.). Недостатком вышеуказанного способа является сложная, экологически вредная операция нанесения рутения на паяемые детали, а также высокая температура пайки, приводящая к рекристаллизации ниобия. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ пайки труб, при котором на паяемую поверхность трубы из тантала или ниобия наносят слой медного покрытия толщиной 20-25 мкм и после термической обработки в вакууме наносят слой медного покрытия толщиной до 1 мкм с последующей механической обработкой до получения ровной и гладкой поверхности, а на паяемую поверхность трубы из нержавеющей стали наносят слой никелевого покрытия толщиной 10-15 мкм. Паяемые поверхности выполняют конической формы, сборку осуществляют встык путем плотного прилегания паяемых поверхностей по конусу, причем труба, изготовленная из тугоплавкого металла, является охватывающей, размещение припоя, содержащего медь, производится со стороны трубы, трубы паяют в вакууме при температуре 1015-1020°С с выдержкой 5-7 минут, охлаждают их в вакууме до температуры 50±5°С, а затем на воздухе (патент РФ №2156183, кл. B23K 1/00 «Способ пайки труб», опубликован 20.09.2000 г.).When connecting the first and second parts, a ruthenium layer is applied to the surface of rhenium and niobium and the coatings of both parts are heated, forming a mixed layer of ruthenium and rhenium in the first of them, and a mixed layer of ruthenium and niobium in the second. After that, the joined surfaces of both parts are brought into contact with the opposite sides of the hard solder foil and the assembly is heated above the melting point of the solder. Then the parts are cooled to room temperature (US patent No. 96655036, CL BK 31/02 "Method for joining parts from rhenium and niobium and their alloys", published on 05.29.96). The disadvantage of the above method is the complex, environmentally harmful operation of applying ruthenium to the brazed parts, as well as the high temperature of the brazing, leading to recrystallization of niobium. The closest in technical essence to the invention is a pipe soldering method in which a copper coating layer of 20-25 μm thick is applied to the brazed surface of a tantalum or niobium pipe and, after heat treatment in vacuum, a copper coating layer of up to 1 μm thickness is applied, followed by machining to obtaining a smooth and smooth surface, and a nickel coating layer with a thickness of 10-15 microns is applied to the brazed surface of the stainless steel pipe. The soldered surfaces are conical in shape, the assembly is carried out end-to-end by tightly fitting the soldered surfaces along the cone, the pipe made of refractory metal being enveloping, the solder containing copper is placed on the pipe side, the pipes are soldered in vacuum at a temperature of 1015-1020 ° С with an exposure of 5-7 minutes, they are cooled in vacuum to a temperature of 50 ± 5 ° C, and then in air (RF patent No. 2156183, CL B23K 1/00 "Method of pipe soldering", published on September 20, 2000).
Недостатком этого способа является сложная технология нанесения медного и никелевого покрытия на тантал или ниобий и нержавеющую сталь, а также дополнительные операции вжигания медного покрытия в тантал или ниобий, а никелевого - в нержавеющую сталь, приводящие к удлинению технологического процесса изготовления деталей. Помимо вышесказанного невысокие скорости нагрева и продолжительное время выдержки при вжигании медного покрытия и пайки, приводят к собирательной рекристаллизации в тантале или ниобии, т.е. к интенсивному росту зерна и появлению выделений по границам зерна, приводящие к значительному снижению физико-механических свойств тантала или ниобия.The disadvantage of this method is the complex technology of applying a copper and nickel coating to tantalum or niobium and stainless steel, as well as additional operations of burning a copper coating into tantalum or niobium, and nickel to stainless steel, which leads to a lengthening of the manufacturing process of parts. In addition to the foregoing, low heating rates and a long exposure time during the burning of the copper coating and soldering lead to collective recrystallization in tantalum or niobium, i.e. to intensive grain growth and the appearance of precipitates along the grain boundaries, leading to a significant decrease in the physicomechanical properties of tantalum or niobium.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение работоспособности паяемых соединений тугоплавких металлов с жаростойкими сталями или никелевыми сплавами с помощью пайки.The problem to which the claimed invention is directed, is to increase the performance of soldered joints of refractory metals with heat-resistant steels or nickel alloys by soldering.
Технический результат, достигаемый при использовании заявленного способа, следующий:The technical result achieved by using the claimed method is as follows:
- сохранение высоких физико-механических свойств тугоплавкого металла и паяного соединения;- preservation of high physical and mechanical properties of refractory metal and soldered joints;
- упрощение технологии изготовления деталей с помощью пайки за счет исключения из технологического процесса сложных операций гальванических покрытий.- simplification of the technology of manufacturing parts using soldering due to the exclusion from the process of complex operations of galvanic coatings.
Для решения поставленной задачи в известном способе между соединяемыми деталями, одна из которых выполнена из тугоплавкого металла, размещают припой. Предлагается в качестве припоя использовать медь. При пайке тугоплавких металлов с коррозионно-стойкими, жаростойкими металлами и никелевыми сплавами необходимо учитывать большое различие в коэффициентах термического расширения, что приводит к растрескиванию тугоплавкого металла и паяного соединения в целом. Применение медного припоя способствует снижению релаксации напряжений, возникающих в паяном шве. Нагрев осуществляют в вакууме до температуры 1200°С, т.е. на 120°С выше, чем температура плавления припоя. При достижении температуры 1200°С и вакууме не ниже 1·10-3 мм рт.ст. происходит интенсивное растворение меди как в тугоплавком металле, так и в коррозионно-стойких, жаропрочных сталях и никелевых сплавах с образованием твердого раствора без образования хрупких зон в паяном шве. Данное взаимодействие происходит за счет того, что зерна тугоплавкого металла диспергируют вследствие адсорбционного понижения его прочности под действием расплавленного медного припоя.To solve the problem in the known method between the joined parts, one of which is made of refractory metal, place solder. It is proposed to use copper as solder. When brazing refractory metals with corrosion-resistant, heat-resistant metals and nickel alloys, it is necessary to take into account the large difference in the coefficients of thermal expansion, which leads to cracking of the refractory metal and the brazed joint as a whole. The use of copper solder helps to reduce the relaxation of stresses arising in the brazed joint. Heating is carried out in vacuum to a temperature of 1200 ° C, i.e. 120 ° C higher than the melting point of solder. Upon reaching a temperature of 1200 ° C and a vacuum of at least 1 · 10 -3 mm RT.article Intensive dissolution of copper occurs both in refractory metal and in corrosion-resistant, heat-resistant steels and nickel alloys with the formation of a solid solution without the formation of brittle zones in a brazed joint. This interaction occurs due to the fact that the grains of the refractory metal are dispersed due to the adsorption decrease in its strength under the action of molten copper solder.
Нагрев осуществляют до температуры 1200°С со скоростью не менее 200°С/сек, а выдержка при температуре 1200°С составила не более 1,5 сек. Предлагаемые скорости нагрева и время выдержки позволили до минимума снизить рекристаллизацию тугоплавкого металла и получить высокопрочные и пластичные паяемые соединения.Heating is carried out to a temperature of 1200 ° C at a speed of at least 200 ° C / s, and exposure at a temperature of 1200 ° C was not more than 1.5 seconds. The proposed heating rates and holding time allowed to minimize the recrystallization of refractory metal and to obtain high strength and ductile brazed joints.
Пример 1. При пайке деталей, одна из которых выполнена из тантала (марки TAB-10), а другая из стали 12Х18Н10Т, по стыку деталей размещают припой медь марки Ml.Example 1. When soldering parts, one of which is made of tantalum (grade TAB-10), and the other is of steel 12X18H10T, solder copper of grade Ml is placed at the junction of the parts.
Собранные для пайки детали размещали в рабочем объеме вакуумной камеры установки ВЧГ1-60.The parts assembled for soldering were placed in the working volume of the vacuum chamber of the VChG1-60 installation.
Устанавливаем электрические параметры установки ВЧГ1-60, которые должны соответствовать следующим величинам:We set the electrical parameters of the VChG1-60 installation, which should correspond to the following values:
- анодное напряжение kV-3;- anode voltage kV-3;
- сила тока сетки, А-0,5;- grid current strength, A-0.5;
- сила тока анода, А-1,8.- current strength of the anode, A-1.8.
Отвакуумировать камеру до остаточного давления 4·10-5 мм рт.ст. Пайку осуществляли по следующему температурному режиму:Evacuate the chamber to a residual pressure of 4 · 10 -5 mm Hg. Soldering was carried out according to the following temperature conditions:
- нагрев до температуры 1200°С со скоростью 200°С/сек;- heating to a temperature of 1200 ° C at a speed of 200 ° C / s;
- выдержка при температуре 1200°С - 1,5 сек;- exposure at a temperature of 1200 ° C - 1.5 seconds;
- охлаждение до температуры 5±10°С производят в вакууме.- cooling to a temperature of 5 ± 10 ° C is carried out in vacuum.
Температуру в вакуумной камере измеряли платино-платинородневой термопарой с точностью ±10°С, подключенной к регулятору температур «Минитерм-400».The temperature in the vacuum chamber was measured with a platinum-platinum-rhodium thermocouple with an accuracy of ± 10 ° C, connected to the Miniterm-400 temperature controller.
Пример 2. При пайке деталей, одна из которых выполнена из ниобия (сплав марки Д36), а другая из жаростойкой стали 37Х12Н8Г8МФБ по стыку деталей размещают припой медь марки M1.Example 2. When soldering parts, one of which is made of niobium (alloy grade D36), and the other is made of heat-resistant steel 37X12N8G8MFB, solder copper of grade M1 is placed at the junction of the parts.
Собранные для пайки детали размещали в рабочем объеме вакуумной камеры установки ВЧГ1-60.The parts assembled for soldering were placed in the working volume of the vacuum chamber of the VChG1-60 installation.
Устанавливаем электрические параметры установки ВЧГ1-60, которые должны соответствовать следующим величинам:We set the electrical parameters of the VChG1-60 installation, which should correspond to the following values:
- анодное напряжение kV-3;- anode voltage kV-3;
- сила тока сетки, А-0,5;- grid current strength, A-0.5;
- сила тока анода, А-1,8.- current strength of the anode, A-1.8.
Отвакуумировать камеру до остаточного давления 4·10-5 мм рт.ст. Пайку осуществляли по следующему температурному режиму:Evacuate the chamber to a residual pressure of 4 · 10 -5 mm Hg. Soldering was carried out according to the following temperature conditions:
- нагрев до температуры 1200°С со скоростью 200°С/сек;- heating to a temperature of 1200 ° C at a speed of 200 ° C / s;
- выдержка при температуре 1200°С - 1,5 сек;- exposure at a temperature of 1200 ° C - 1.5 seconds;
- охлаждение до температуры 5±10°С производят в вакууме.- cooling to a temperature of 5 ± 10 ° C is carried out in vacuum.
Температуру в вакуумной камере измеряли платино-платинородневой термопарой с точностью ±10°С, подключенной к регулятору температур «Минитерм-400».The temperature in the vacuum chamber was measured with a platinum-platinum-rhodium thermocouple with an accuracy of ± 10 ° C, connected to the Miniterm-400 temperature controller.
Пример 3. При пайке деталей, одна из которых выполнена из вольфрама (сплав марки ВНЖ), а другая из никелевого сплава 29НК по стыку деталей размещают припой медь марки M1.Example 3. When soldering parts, one of which is made of tungsten (an alloy of the VNZh brand), and the other of a 29NK nickel alloy, solder copper of the M1 brand is placed at the junction of the parts.
Собранные для пайки детали размещали в рабочем объеме вакуумной камеры установки ВЧГ1-60.The parts assembled for soldering were placed in the working volume of the vacuum chamber of the VChG1-60 installation.
Устанавливаем электрические параметры установки ВЧГ1-60, которые должны соответствовать следующим величинам:We set the electrical parameters of the VChG1-60 installation, which should correspond to the following values:
- анодное напряжение kV-3;- anode voltage kV-3;
- сила тока сетки, А-0,5;- grid current strength, A-0.5;
- сила тока анода, А-1,8.- current strength of the anode, A-1.8.
Отвакуумировать камеру до остаточного давления 4·10-5 мм рт.ст. Пайку осуществляли по следующему температурному режиму:Evacuate the chamber to a residual pressure of 4 · 10 -5 mm Hg. Soldering was carried out according to the following temperature conditions:
- нагрев до температуры 1200°С со скоростью 200°С/сек;- heating to a temperature of 1200 ° C at a speed of 200 ° C / s;
- выдержка при температуре 1200°С - 1,5 сек;- exposure at a temperature of 1200 ° C - 1.5 seconds;
- охлаждение до температуры 5±10°С производят в вакууме. Температуру в вакуумной камере измеряли платино-платинородневой термопарой с точностью ±10°С, подключенной к регулятору температур «Минитерм-400».- cooling to a temperature of 5 ± 10 ° C is carried out in vacuum. The temperature in the vacuum chamber was measured with a platinum-platinum-rhodium thermocouple with an accuracy of ± 10 ° C, connected to the Miniterm-400 temperature controller.
Испытание спаянных деталей данным способом проводили на циклическую прочность избыточным давлением газообразного аргона, равным 274 МПа (288 кгс/см). В течение 10 минут. Количество циклов равнялось двум. Разрушение спаянных деталей после испытаний на циклическую прочность на наблюдалось. Далее спаянный узел проверяли на герметичность методом обдува гелия прибором с чувствительностью не ниже 1-10-8 Па/сек, течь в пределах чувствительности припоя не наблюдалось.Testing the soldered parts by this method was carried out for cyclic strength by an excess pressure of gaseous argon equal to 274 MPa (288 kgf / cm). Within 10 minutes. The number of cycles was two. The destruction of the brazed parts after cyclic strength tests was not observed. Next, the soldered assembly was checked for leaks by helium blowing with a device with a sensitivity of at least 1-10 -8 Pa / s; no leakage was observed within the solder sensitivity.
Данный способ может быть реализован на распространенном термической оборудовании и позволяет получать изделия с высокими физико-механическими характеристиками.This method can be implemented on common thermal equipment and allows you to get products with high physical and mechanical characteristics.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007123925/02A RU2359792C2 (en) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | Soldering method of refractory metal with corrosion-resistant, heat-resistant steels or nickel alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007123925/02A RU2359792C2 (en) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | Soldering method of refractory metal with corrosion-resistant, heat-resistant steels or nickel alloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007123925A RU2007123925A (en) | 2008-12-27 |
| RU2359792C2 true RU2359792C2 (en) | 2009-06-27 |
Family
ID=41027368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007123925/02A RU2359792C2 (en) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | Soldering method of refractory metal with corrosion-resistant, heat-resistant steels or nickel alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2359792C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD164Z (en) * | 2009-04-15 | 2010-10-31 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Process for brazing sintered hard alloys and carbon steels |
-
2007
- 2007-06-25 RU RU2007123925/02A patent/RU2359792C2/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD164Z (en) * | 2009-04-15 | 2010-10-31 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Process for brazing sintered hard alloys and carbon steels |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007123925A (en) | 2008-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1584398B1 (en) | Two tier brazing process for joining copper tubes to a fitting | |
| TWI404813B (en) | Tube target | |
| CN105834540B (en) | A kind of method of Ti-Ni high-temp solder soldering TZM alloy | |
| CN102489813A (en) | Vacuum active brazing process of molybdenum-copper alloys and stainless steel | |
| CN111347147B (en) | Hot isostatic pressing connection method of tungsten and heat sink material | |
| CN107570826A (en) | The manufacture method of target material assembly | |
| JPH04228480A (en) | Composite being stable at high temperature and preparation thereof | |
| JP6299029B2 (en) | Manufacturing method of heat exchanger | |
| RU2359792C2 (en) | Soldering method of refractory metal with corrosion-resistant, heat-resistant steels or nickel alloys | |
| KR100787928B1 (en) | Method of joining of ti and dissimilar metal using ag diffusion control layer | |
| JPS60166165A (en) | Joining method of metal and ceramics | |
| EA011380B1 (en) | Method for forming a tight-fitting silver surface on an aluminium piece | |
| US5998041A (en) | Joined article, a process for producing said joined article, and a brazing agent for use in producing such a joined article | |
| KR100787929B1 (en) | Method of low temperature joining between ti-cu dissimilar metals using amorphous filler material | |
| RU2336980C2 (en) | Method of ceramics soldering with metals and nonmetals | |
| JP6734746B2 (en) | Manufacturing method of cylindrical sputtering target | |
| Kumar et al. | Study on requirement of nickel electroplating in OFE copper-316L stainless steel brazed joints | |
| JPH0520392B2 (en) | ||
| Zhong et al. | Study on vacuum brazing of glass to Kovar® alloy with Cu-Ni-Sn-P | |
| RU2278007C2 (en) | Method for soldering parts one of which is of titanium carbide or titanium carbide base alloys | |
| US20090250442A1 (en) | Joining of difficult-to-weld materials | |
| CN114375235A (en) | Method for machining joint to be brazed, method for machining brazed joint, and active brazed joint | |
| TWI697373B (en) | Aluminum-based metal bonding method | |
| US20090252637A1 (en) | Joining of difficult-to-weld materials and sintering of powders using a low-temperature vaporization material | |
| RU2074797C1 (en) | Method of welding zirconium to structural metal |