(1) Ciri-ciri pematerian Masalah yang terlibat dalam pematerian polikristalin grafit dan berlian adalah sangat serupa dengan yang dihadapi dalam pematerian seramik. Berbanding dengan logam, pateri sukar untuk membasahi bahan polikristalin grafit dan berlian, dan pekali pengembangan habanya sangat berbeza daripada bahan struktur umum. Kedua-duanya dipanaskan secara langsung di udara, dan pengoksidaan atau pengkarbonan akan berlaku apabila suhu melebihi 400 ℃. Oleh itu, pematerian vakum hendaklah diguna pakai, dan darjah vakum tidak boleh kurang daripada 10-1pa. Oleh kerana kekuatan kedua-duanya tidak tinggi, jika terdapat tekanan haba semasa pematerian, retakan mungkin berlaku. Cuba pilih logam pengisi pematerian dengan pekali pengembangan haba yang rendah dan kawal kadar penyejukan dengan ketat. Oleh kerana permukaan bahan tersebut tidak mudah dibasahkan oleh logam pengisi pateri biasa, lapisan W, Mo dan unsur-unsur lain setebal 2.5 ~ 12.5um boleh dimendapkan pada permukaan bahan polikristalin grafit dan berlian melalui pengubahsuaian permukaan (salutan vakum, percikan ion, penyemburan plasma dan kaedah lain) sebelum pateri dan membentuk karbida yang sepadan dengannya, atau logam pengisi pateri aktiviti tinggi boleh digunakan.
Grafit dan berlian mempunyai banyak gred, yang berbeza dari segi saiz zarah, ketumpatan, ketulenan dan aspek lain, dan mempunyai ciri-ciri pematerian yang berbeza. Di samping itu, jika suhu bahan berlian polikristalin melebihi 1000 ℃, nisbah haus polikristalin mula berkurangan, dan nisbah haus berkurangan lebih daripada 50% apabila suhu melebihi 1200 ℃. Oleh itu, apabila mematri berlian secara vakum, suhu pematerian mesti dikawal di bawah 1200 ℃, dan darjah vakum tidak boleh kurang daripada 5 × 10-2Pa.
(2) Pemilihan logam pengisi pateri terutamanya berdasarkan penggunaan dan pemprosesan permukaan. Apabila digunakan sebagai bahan tahan haba, logam pengisi pateri dengan suhu pateri yang tinggi dan rintangan haba yang baik hendaklah dipilih; Untuk bahan tahan kakisan kimia, logam pengisi pateri dengan suhu pateri yang rendah dan rintangan kakisan yang baik dipilih. Untuk grafit selepas rawatan metalisasi permukaan, pateri kuprum tulen dengan kemuluran yang tinggi dan rintangan kakisan yang baik boleh digunakan. Pateri aktif berasaskan perak dan berasaskan kuprum mempunyai kebolehbasahan dan kecairan yang baik terhadap grafit dan berlian, tetapi suhu perkhidmatan sambungan pateri sukar melebihi 400 ℃. Untuk komponen grafit dan alat berlian yang digunakan antara 400 ℃ dan 800 ℃, logam pengisi berasaskan emas, asas paladium, asas mangan atau asas titanium biasanya digunakan. Untuk sambungan yang digunakan antara 800 ℃ dan 1000 ℃, logam pengisi berasaskan nikel atau berasaskan gerudi hendaklah digunakan. Apabila komponen grafit digunakan melebihi 1000 ℃, logam pengisi logam tulen (Ni, PD, Ti) atau logam pengisi aloi yang mengandungi molibdenum, Mo, Ta dan unsur lain yang boleh membentuk karbida dengan karbon boleh digunakan.
Bagi grafit atau berlian tanpa rawatan permukaan, logam pengisi aktif dalam jadual 16 boleh digunakan untuk pematrian langsung. Kebanyakan logam pengisi ini adalah aloi binari atau ternari berasaskan titanium. Titanium tulen bertindak balas dengan kuat dengan grafit, yang boleh membentuk lapisan karbida yang sangat tebal, dan pekali pengembangan linearnya agak berbeza daripada grafit, yang mudah menghasilkan retakan, jadi ia tidak boleh digunakan sebagai pateri. Penambahan Cr dan Ni kepada Ti boleh mengurangkan takat lebur dan meningkatkan kebolehbasahan dengan seramik. Ti ialah aloi ternari, terutamanya terdiri daripada TiZr, dengan penambahan TA, Nb dan unsur lain. Ia mempunyai pekali pengembangan linear yang rendah, yang boleh mengurangkan tegasan pematrian. Aloi ternari yang terutamanya terdiri daripada TiCu sesuai untuk pematrian grafit dan keluli, dan sambungannya mempunyai rintangan kakisan yang tinggi.
Jadual 16 mematri logam pengisi untuk pematrian langsung grafit dan berlian
(3) Proses pematrian Kaedah pematrian grafit boleh dibahagikan kepada dua kategori, satu adalah pematrian selepas pengmetalan permukaan, dan satu lagi adalah pematrian tanpa rawatan permukaan. Tidak kira kaedah mana yang digunakan, kimpalan hendaklah dirawat terlebih dahulu sebelum pemasangan, dan bahan cemar permukaan bahan grafit hendaklah dilap bersih dengan alkohol atau aseton. Sekiranya pematrian pengmetalan permukaan, lapisan Ni, Cu atau lapisan Ti, Zr atau molibdenum disilisida hendaklah disalut pada permukaan grafit dengan semburan plasma, dan kemudian logam pengisi berasaskan kuprum atau logam pengisi berasaskan perak hendaklah digunakan untuk pematrian. Pematrian langsung dengan pateri aktif adalah kaedah yang paling banyak digunakan pada masa ini. Suhu pematrian boleh dipilih mengikut pateri yang disediakan dalam jadual 16. Pateri boleh diapit di tengah sambungan pematrian atau berhampiran satu hujung. Apabila mematrian dengan logam dengan pekali pengembangan haba yang besar, Mo atau Ti dengan ketebalan tertentu boleh digunakan sebagai lapisan penimbal perantaraan. Lapisan peralihan boleh menghasilkan ubah bentuk plastik semasa pemanasan pematrian, menyerap tekanan haba dan mengelakkan keretakan grafit. Contohnya, Mo digunakan sebagai sambungan peralihan untuk pematrian vakum komponen grafit dan hastelloyn. Pateri B-pd60ni35cr5 dengan rintangan yang baik terhadap kakisan garam lebur dan sinaran digunakan. Suhu pematrian ialah 1260 ℃ dan suhu dikekalkan selama 10 minit.
Berlian asli boleh dipateri secara langsung dengan b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 dan pateri aktif lain. Pematerian hendaklah dijalankan di bawah perlindungan vakum atau argon rendah. Suhu pematerian tidak boleh melebihi 850 ℃, dan kadar pemanasan yang lebih cepat harus dipilih. Masa pegangan pada suhu pematerian tidak boleh terlalu lama (biasanya kira-kira 10 saat) untuk mengelakkan pembentukan lapisan tik berterusan pada antara muka. Apabila mematerikan berlian dan keluli aloi, lapisan antara plastik atau lapisan aloi pengembangan rendah harus ditambah untuk peralihan bagi mengelakkan kerosakan butiran berlian yang disebabkan oleh tekanan haba yang berlebihan. Alat putar atau alat bor untuk pemesinan ultra ketepatan dihasilkan melalui proses pematerian, yang mematerikan 20 ~ 100mg berlian zarah kecil ke atas badan keluli, dan kekuatan sambungan sambungan memateri mencapai 200 ~ 250mpa.
Berlian polikristalin boleh dipatri dengan api, frekuensi tinggi atau vakum. Pematrian frekuensi tinggi atau pematrian api hendaklah digunakan untuk memotong logam atau batu dengan bilah gergaji bulat berlian. Logam pengisi pematrian aktif Ag Cu Ti dengan takat lebur yang rendah hendaklah dipilih. Suhu pematrian hendaklah dikawal di bawah 850 ℃, masa pemanasan tidak boleh terlalu lama, dan kadar penyejukan yang perlahan hendaklah digunakan. Bit berlian polikristalin yang digunakan dalam penggerudian petroleum dan geologi mempunyai keadaan kerja yang lemah dan menanggung beban impak yang besar. Logam pengisi pematrian berasaskan nikel boleh dipilih dan kerajang kuprum tulen boleh digunakan sebagai lapisan antara untuk pematrian vakum. Contohnya, berlian polikristalin kolumnar 350 ~ 400 kapsul Ф 4.5 ~ 4.5mm dipatri ke dalam tebukan keluli 35CrMo atau 40CrNiMo untuk membentuk gigi pemotong. Pematrian vakum digunakan, dan darjah vakum tidak kurang daripada 5 × 10-2Pa, suhu pematrian ialah 1020 ± 5 ℃, masa pegangan ialah 20 ± 2min, dan kekuatan ricih sambungan pematrian lebih besar daripada 200mpa
Semasa pematrian, berat sendiri kimpalan hendaklah digunakan untuk pemasangan dan penentuan kedudukan sebanyak mungkin untuk memastikan bahagian logam menekan bahan grafit atau polikristalin di bahagian atas. Apabila menggunakan lekapan untuk penentuan kedudukan, bahan lekapan hendaklah bahan dengan pekali pengembangan haba yang serupa dengan kimpalan.
Masa siaran: 13 Jun 2022