Wie werden Titan und Titanlegierungen hartgelötet?

Reines Titan ist Alpha-Titan mit einem dicht gepackten hexagonalen Gitter unterhalb von 882,5 °C und Beta-Titan mit einem kubisch-raumzentrierten Gitter zwischen 882,5 °C und 1.668 °C. Das Hartlötverhalten hängt vom Phasengleichgewicht und der Wärmebehandlung ab. Alpha-Legierungen sind stabil, korrosionsbeständig und lassen sich gut hartlöten; Alpha-Beta-Legierungen bieten ausgewogene Eigenschaften; Beta-Legierungen neigen eher zu Entmischung und thermischer Instabilität.

Wichtige Eigenschaften des Hartlötens

1. Eine harte, stabile Oxidschicht muss entfernt und die gereinigte Oberfläche bis zum Abschluss des Hartlötvorgangs geschützt werden.
2. Erhitztes Titan absorbiert Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff, wodurch die Duktilität und Zähigkeit stark abnehmen; verwenden Sie daher Vakuum oder trockenes Inertgas.
3. Eine Erwärmung nahe oder oberhalb der Alpha-Beta-Umwandlung kann bei schneller Abkühlung zu einem Beta-Kornwachstum und zur Bildung nadelartiger Alpha-Prime-Körner führen.
4. Titan reagiert mit vielen Füllstoffen. Dies verbessert die Benetzung, kann jedoch das Grundmetall auflösen oder spröde intermetallische Verbindungen bilden.

Hartlotfamilien

Hartlote auf Silber-, Palladium-, Aluminium- und Titanbasis

Silberfüllstoffe waren die ersten weit verbreiteten Systeme für Titanbauteile bei Temperaturen unter etwa 540 °C. Kupferzusätze verringern die Benetzbarkeit mit steigendem Gehalt; 0,2–0,51 TP33T Li können diese verbessern. Lithium senkt zudem die Schmelztemperatur und trägt zur Entfernung von Oxid- und Nitridschichten bei. Ag-Cu-Legierungen mit einem Cu-Gehalt von über etwa 15% können spröde intermetallische Verbindungen bilden; Ni in Kombination mit einer geringen Li-Zugabe kann die Festigkeit und Zähigkeit der Verbindung verbessern.

Palladium verbessert die Benetzbarkeit und die Hochtemperaturfestigkeit, da es mit Titan und vielen gängigen Füllstoffkomponenten gegenseitig löslich ist. Füllstoffe auf Aluminiumbasis sind sinnvoll, wenn das Hartlöten nahe einer Alterungstemperatur erfolgen muss. Füllstoffe auf Titanbasis verwenden Ni, Cu, Zr, Be oder andere Beta-Stabilisatoren, um die Schmelztemperatur zu senken. Sie bieten feste, korrosionsbeständige Verbindungen, können jedoch dünnes Grundmaterial stark auflösen oder spröde Diffusionsschichten bilden.

Amorphe Hartlote und Prozesssteuerung

Amorphe Titanfüllstoffe schmelzen bei etwa 840–900 °C, oft mindestens 40 °C unterhalb des Beta-Transus gängiger Titanlegierungen. Ihre gleichmäßige Folienform mit einer Stärke von 30–50 μm sorgt für gute Benetzung, Fließfähigkeit und gleichmäßige Fugenqualität.

Entfetten und entfernen Sie Oxid durch Strahlen oder eine geeignete Säurereinigung. Führen Sie das Hartlöten unter Argon oder im Vakuum durch, wobei Sie Induktions- oder Ofenheizung verwenden. Durch schnelles Aufheizen und kurze Haltezeiten werden Grenzflächenreaktionsschichten begrenzt; Temperatur und Zeit müssen dennoch so bemessen sein, dass der Lot den Spalt der Verbindungsstelle vollständig ausfüllen kann.