초합금의 브레이징

초합금의 브레이징

(1) 납땜 특성 초합금은 니켈계, 철계 및 코발트계의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.고온에서 기계적 특성, 내산화성 및 내식성이 우수합니다.니켈계 합금은 실제 생산에 가장 널리 사용됩니다.

초합금에는 Cr이 더 많이 포함되어 있으며 가열 시 표면에 제거하기 어려운 Cr2O3 산화피막이 형성됩니다.니켈 기반 초합금은 가열될 때 쉽게 산화되는 Al과 Ti를 포함합니다.따라서 가열 중 초합금의 산화를 방지 또는 감소시키고 산화피막을 제거하는 것이 브레이징 중 주요 문제입니다.플럭스 내의 붕사 또는 붕산은 납땜 온도에서 모재의 부식을 일으킬 수 있으므로 반응 후 석출된 붕소가 모재에 침투하여 입계 침윤이 발생할 수 있습니다.Al 및 Ti 함량이 높은 주조 니켈 기반 합금의 경우 가열 중 합금 표면의 산화를 피하기 위해 납땜 중 고온 상태의 진공도가 10-2 ~ 10-3pa 이상이어야합니다.

용액 강화 및 석출 강화 니켈계 합금의 경우, 합금 원소의 완전한 용해를 보장하기 위해 브레이징 온도는 용액 처리의 가열 온도와 일치해야 합니다.납땜 온도가 너무 낮고 합금 원소가 완전히 용해되지 않습니다.브레이징 온도가 너무 높으면 모재 입자가 성장하여 열처리 후에도 재료 특성이 회복되지 않습니다.주조 기본 합금의 고용체 온도는 높으며 일반적으로 너무 높은 납땜 온도로 인해 재료 특성에 영향을 미치지 않습니다.

일부 니켈 기반 초합금, 특히 석출 강화 합금은 응력 균열 경향이 있습니다.브레이징 전에 공정에서 발생하는 응력을 완전히 제거하고 브레이징 시 열응력을 최소화해야 합니다.

(2) 납땜 재료 니켈계 합금은 은계, 순동, 니켈계 및 활성 땜납으로 납땜할 수 있습니다.조인트의 작동 온도가 높지 않은 경우 은계 재료를 사용할 수 있습니다.많은 종류의 은 기반 땜납이 있습니다.브레이징 가열 시 내부 응력을 줄이기 위해서는 용융 온도가 낮은 솔더를 선택하는 것이 가장 좋습니다.Fb101 플럭스는 은계 용가재를 사용한 납땜에 사용할 수 있습니다.Fb102 플럭스는 알루미늄 함량이 가장 높은 브레이징 석출강화 초합금에 사용되며, 10% ~ 20% 규산나트륨 또는 알루미늄 플럭스(예: fb201)가 첨가됩니다.브레이징 온도가 900℃를 초과하는 경우 fb105 플럭스를 선택해야 합니다.

진공 또는 보호 분위기에서 납땜할 때 순동을 납땜 용가재로 사용할 수 있습니다.납땜 온도는 1100 ~ 1150 ℃이며 조인트는 응력 균열을 일으키지 않지만 작업 온도는 400 ℃를 초과해서는 안됩니다.

니켈 베이스 브레이징 용가재는 우수한 고온 성능과 브레이징 중 응력 균열이 없기 때문에 초합금에서 가장 일반적으로 사용되는 브레이징 용가재입니다.니켈 기반 솔더의 주요 합금 원소는 Cr, Si, B이며 소량의 솔더에도 Fe, W 등이 포함되어 있습니다. ni-cr-si-b에 비해 b-ni68crwb 브레이징 용가재는 입계 침투를 줄일 수 있습니다. B를 모재에 넣고 용융 온도 간격을 늘립니다.고온 작업 부품 및 터빈 블레이드를 납땜하기 위한 납땜 용가재입니다.그러나 W를 함유한 솔더의 유동성이 나빠지고 접합 간격을 제어하기가 어렵습니다.

능동확산납재는 Si 원소를 함유하지 않고 내산화성 및 내가황성이 우수합니다.납땜 온도는 땜납의 종류에 따라 1150℃ ~ 1218℃에서 선택할 수 있습니다.브레이징 후 1066℃ 확산 처리 후 모재와 동일한 특성의 브레이징 조인트를 얻을 수 있습니다.

(3) 브레이징 공정 니켈계 합금은 보호 분위기로, 진공 브레이징 및 과도 액상 연결에서 브레이징을 채택할 수 있습니다.경납땜 전에 표면을 탈지하고 사포 연마, 펠트 휠 연마, 아세톤 스크러빙 및 화학 세척을 통해 산화물을 제거해야 합니다.납땜 공정 매개변수를 선택할 때 가열 온도가 너무 높아서는 안 되며 납땜 시간은 플럭스와 모재 사이의 강한 화학 반응을 피하기 위해 짧아야 한다는 점에 유의해야 합니다.모재의 균열을 방지하기 위해 냉간 가공된 부품은 용접 전에 응력을 제거하고 용접 가열은 가능한 한 균일해야 합니다.석출 강화 초합금의 경우 부품을 먼저 고용 처리한 다음 시효 강화 처리보다 약간 높은 온도에서 납땜하고 마지막으로 시효 처리해야 합니다.

1) 보호분위기에서의 브레이징 보호분위기로에서의 브레이징은 고순도의 차폐가스를 필요로 한다.w(AL) 및 w(TI)가 0.5% 미만인 초합금의 경우 수소 또는 아르곤을 사용할 때 이슬점은 -54℃보다 낮아야 합니다.Al과 Ti의 함량이 증가하면 합금 표면은 가열될 때 여전히 산화됩니다.다음 조치를 취해야 합니다.소량의 플럭스(예: fb105)를 추가하고 플럭스로 산화막을 제거합니다.0.025 ~ 0.038mm 두께의 코팅이 부품 표면에 도금됩니다.납땜할 재료의 표면에 미리 땜납을 뿌리십시오.삼불화붕소와 같은 소량의 가스 플럭스를 추가합니다.

2) 진공 브레이징 진공 브레이징은 더 나은 보호 효과와 브레이징 품질을 얻기 위해 널리 사용됩니다.일반적인 니켈 베이스 초합금 조인트의 기계적 특성은 표 15를 참조하십시오.w(AL) 및 w(TI)가 4% 미만인 초합금의 경우 표면에 0.01 ~ 0.015mm 니켈 층을 전기 도금하는 것이 좋지만 솔더의 젖음은 특별한 전처리 없이 보장할 수 있습니다.w(AL) 및 w(TI)가 4%를 초과할 때 니켈 코팅의 두께는 0.020.03mm로 한다.너무 얇은 코팅은 보호 효과가 없으며 너무 두꺼운 코팅은 조인트의 강도를 감소시킵니다.용접할 부품은 진공 브레이징을 위해 상자에 넣을 수도 있습니다.상자는 getter로 채워져야 합니다.예를 들어, Zr은 고온에서 가스를 흡수하여 상자에 국부적인 진공을 형성하여 합금 표면의 산화를 방지할 수 있습니다.

표 15 일반적인 니켈 기반 초합금의 진공 납땜 조인트의 기계적 특성

초합금의 브레이징 조인트의 미세 구조와 강도는 브레이징 갭에 따라 달라지며 브레이징 후 확산 처리는 조인트 갭의 최대 허용 값을 더욱 증가시킵니다.인코넬 합금을 예로 들면, b-ni82crsib로 납땜된 인코넬 조인트의 최대 간격은 1000℃에서 1H 동안 확산 처리한 후 90um에 도달할 수 있습니다.그러나 b-ni71crsib로 납땜된 접합부의 경우 1H 동안 1000℃에서 확산 처리 후 최대 간격이 약 50um입니다.

3) 과도액상접속 과도액상접속은 모재보다 융점이 낮은 층간합금(두께 약 2.5~100um)을 용가재로 사용한다.낮은 압력(0 ~ 0.007mpa)과 적절한 온도(1100 ~ 1250℃)에서 먼저 중간층 재료가 모재를 녹여 습윤하게 합니다.요소의 빠른 확산으로 인해 접합부에서 등온 응고가 발생하여 접합부를 형성합니다.이 방법은 모재 표면의 일치 요구 사항을 크게 줄이고 용접 압력을 줄입니다.과도 액상 연결의 주요 매개변수는 압력, 온도, 유지 시간 및 중간층 구성입니다.용접물의 결합 표면을 양호한 접촉 상태로 유지하기 위해 더 적은 압력을 가합니다.가열 온도와 시간은 조인트 성능에 큰 영향을 미칩니다.조인트가 모재만큼 강해야 하고 모재의 성능에 영향을 미치지 않는 경우 고온(예: ≥ 1150 ℃) 및 장시간(예: 8 ~ 24h)의 연결 공정 매개변수는 다음과 같아야 합니다. 채택 된;접합부의 접속 품질이 저하되거나 모재가 고온에 견딜 수 없는 경우에는 보다 낮은 온도(1100 ~ 1150 ℃)와 더 짧은 시간(1 ~ 8h)을 사용해야 합니다.중간 층은 연결된 기본 금속 조성을 기본 조성으로 취하고 B, Si, Mn, Nb 등과 같은 다른 냉각 요소를 추가해야 합니다. 예를 들어 Udimet 합금의 조성은 ni-15cr-18.5co-4.3입니다. al-3.3ti-5mo이고 과도 액상 연결을 위한 중간층의 조성은 b-ni62.5cr15co15mo5b2.5이다.이러한 모든 요소는 Ni Cr 또는 Ni Cr Co 합금의 용융 온도를 가장 낮출 수 있지만 B의 영향이 가장 분명합니다.또한, B의 높은 확산 속도는 층간 합금과 모재를 빠르게 균질화할 수 있습니다.