Разработка технологии пайки деталей из тантала и стали 12Х18Н10Т

В статье представлены результаты отработки технологии пайки деталей из тантала и нержавеющей стали 12Х18Н10Т с использованием припоя ВПр4. Конструкция паяемого узла представляет собой телескопическое соединение, в котором кольцо из стали 12Х18Н10Т охватывает танталовое диаметром 52 мм. Поскольку тантал со многими металлами образует интерметаллиды, наличие которых приводит к хрупкому разрушению паяных соединений, необходимо было определить условия, позволяющие предотвратить образование сплошных интерметаллидных прослоек в паяном шве. Одним из таких условий является отсутствие контакта тантала с компонентами припоя и стали. В качестве такого решения было выбрано защитное медное покрытие, получаемое наплавкой на танталовую деталь с последующей механической доработкой. В ходе работы проведены эксперименты по определению необходимой толщины медного покрытия при взаимодействии с расплавленным припоем. Анализ проведен на металлографических шлифах образцов припой – медь и паяных соединений с помощью электронной микроскопии зоны взаимодействия. При выбранных режимах пайки (выдержка при 1050 °С в течение шести минут, среда – аргон) взаимодействие припоя в виде цилиндра высотой 1 мм и диаметром 5 мм с медной пластинкой 3 мм происходит на глубину до 0,6 мм. Уменьшение толщины припоя до 0,3 мм, что соответствует паяльному зазору, образующемуся при нагреве деталей до температуры пайки, не привело к сквозному проникновению компонентов припоя через пластину меди толщиной 0,6 мм. Таким образом, по результатам экспериментов определена достаточная толщина медного слоя (не менее 0,6 мм), которая исключит проникновение к танталу элементов, образующих с ним интерметаллиды при пайке данной конструкции. Выполнена пайка образцов для механических испытаний на изгиб и натурных деталей. Рентгеноспектральным микроанализом шлифов подтверждено отсутствие интерметаллидов в системе тантал – медь – припой – сталь после пайки по выбранным режимам. Прочность паяных образцов с медным покрытием практически в два раза выше (398 МПа), чем прочность образцов без покрытия (212 МПа). Для других конструкций (габариты, материалы) и температурно-временных режимов пайки потребуется оценка минимальной толщины защитного покрытия, аналогично проведенной в этой работе.