Вакуумная пайка сотовых металлических сплавов

Сплав FeCrAl является важным электротермическим материалом и широко используется в электрических нагревательных элементах. Электронагревательный сплав FeCrAl является одним из наиболее широко используемых металлических электронагревательных материалов. Содержит большое количество Cr и Al. В условиях высоких температур на поверхности сплава образуется плотная оксидная пленка, поэтому он обладает высокой стойкостью к окислению при высоких температурах (до 1300 ℃). Превосходная стойкость к окислению при высоких температурах, высокое удельное сопротивление и низкая цена сплава FeCrAl создают условия для его широкомасштабного использования. Поэтому он широко используется в горелках, высокотемпературной газовой фильтрации, герметизации газа и звукопоглощающих материалах.
В последние годы были проведены экспериментальные исследования высокотемпературных свойств сплавов FeCrAl, покрытий FeCrAl и металлических сотовых подложек. Среди них широкое внимание многих работников материальной сферы привлекли носители для очистки выхлопных газов автомобилей и электронагревательные приборы на основе фольги или проволоки из сплава фехраль.
При фактической сварке компонентов горелок и сотовых держателей, поскольку фольга из сплава FeCrAl относительно тонкая, подготавливаемое устройство имеет много отверстий и паяных швов, которые равномерно и плотно распределены, а его жаропрочность низкая. Поэтому для вакуумной пайки можно использовать припои с низкой температурой плавления, чтобы снизить влияние термических циклов пайки на микроструктуру и свойства основного сплава.
Припой BNi82CrSiB — это припой Ni-Cr-Si-B. Это припой на основе никеля с Si и B в качестве элементов, снижающих температуру плавления. Его температура плавления составляет 970~1070 ℃. Он обладает хорошей смачиваемостью и текучестью для нержавеющей стали, жаропрочных сплавов и конструкционной стали, а сварное соединение отличается высокой прочностью, а также стойкостью к окислению и коррозии. Поэтому в данной работе для проведения экспериментов по вакуумной пайке полос фольги из сплава FeCrAl был выбран припой BNi82CrSiB, а также проанализирован и изучен процесс изготовления пористых устройств, микроструктура и фазовый состав паяных соединений.
Вакуумная пайка
В эксперименте по вакуумной пайке использовалась вакуумная паяльная печь VBF-80 с максимальной температурой нагрева 1320°C, равномерностью температуры печи ±5°C и степенью вакуума не менее 2X10-²Па во время пайки.
Температура вакуумной пайки в этом эксперименте составляет 1070℃, а время пайки — 10 минут. Конкретные параметры следующие: от комнатной температуры до 950 ℃ через 60 минут: поддерживать при 950 ℃ в течение 5 минут; от 950℃ до 1070℃ через 8 мин; выдерживать при температуре 1070℃ в течение 10 минут. После сварки образцы охлаждаются в печи, что обеспечивает минимальную деформацию образцов.
(1) При температуре пайки 1070 ℃ и времени пайки 10 минут были успешно изготовлены пористые устройства путем вакуумной пайки основного материала — фольги из сплава FeCrAl — с ленточным припоем BNi82CrSiB. Поверхность пористых устройств не имела макроскопических дефектов, паяные соединения были плотными и цельными, а 99% (всего около 8000) паяных соединений в образце были соединены.
(2) Паяное соединение состоит из твердого раствора на основе y-Ni, интерметаллического соединения и эвтектической структуры. Можно приблизительно сделать вывод, что фазы в паяном шве включают y-Ni, Fe-Nig, AINig, CrB и Ni/Sis. В паяных соединениях присутствует больше боридных фаз.