チタンおよびチタン合金のろう付けはどのように行われるのか？

純チタンは、882.5°C未満では密充填六方晶格を持つアルファチタンであり、882.5°Cから1,668°Cの間では体心立方格子を持つベータチタンである。 ろう付け特性は、相のバランスと熱処理によって異なります。α相合金は安定しており、耐食性が高く、ろう付けが容易です。α-β相合金はバランスのとれた特性を示し、β相合金は偏析や熱的不安定性を生じやすい傾向があります。.

ろう付けの主な特性

1. 強靭で安定した酸化膜を除去し、ろう付けが完了するまで、洗浄した表面を保護する必要があります。.
2. 加熱されたチタンは酸素、水素、窒素を吸収し、延性と靭性を著しく低下させるため、真空または乾燥した不活性ガスを使用すること。.
3. アルファ-ベータ転移温度付近またはそれ以上の温度で加熱すると、急冷時にベータ粒子の成長や針状のアルファプライムが生じることがある。.
4. チタンは多くの充填材と反応します。これにより濡れ性は向上しますが、母材を溶解させたり、脆い金属間化合物を生成したりする可能性があります。.

ろう材の種類

銀、パラジウム、アルミニウムおよびチタン系ろう材

銀充填材は、約540°C以下のチタン部品において、最も早くから広く使用されてきたシステムである。銅の添加量は増加するにつれて濡れ性を低下させるが、0.2～0.5%のリチウムを添加することで濡れ性を改善できる。また、リチウムは溶融温度を下げ、酸化膜や窒化膜の除去にも役立つ。 銅含有量が約15% Cuを超えると、Ag-Cu合金は脆い金属間化合物を形成する可能性がある。ニッケルに加え、少量のリチウムを添加することで、接合部の強度と靭性を向上させることができる。.

パラジウムは、チタンや多くの一般的な充填材成分と相互に溶解するため、濡れ性と高温強度を向上させます。 アルミニウム系フィラーは、ろう付けが時効温度付近で行わなければならない場合に有用です。チタン系フィラーは、Ni、Cu、Zr、Be、またはその他のベータ安定剤を用いて融点を低下させます。これらは強固で耐食性に優れた接合部を形成しますが、薄い母材を激しく溶解させたり、脆い拡散層を形成したりする可能性があります。.

アモルファスろう材とプロセス制御

非晶質チタン充填材の融点は約840～900°Cであり、多くの場合、一般的なチタン合金のベータ転移温度より少なくとも40°C低い。その均一な30～50 μmの箔状形状により、良好な濡れ性、流動性、および接合部の一貫性が得られる。.

ブラスト処理または適切な酸洗浄により、脱脂および酸化物の除去を行う。誘導加熱または炉内加熱を用いて、アルゴン雰囲気下または真空中でろう付けを行う。急速加熱と短い保持時間により、界面反応層の形成を最小限に抑えることができるが、温度と時間は、溶加材が接合部の隙間を完全に充填できる程度に確保しなければならない。.