Пайка титанових сплавів
Титан та його сплави, нагріті до досить високої температури, активно взаємодіє з багатьма матеріалами, а зокрема з газами, з якими деталі при паянні можуть перебувати в контакті: з киснем, азотом, воднем, окисом і двоокисом вуглецю, водяною парою, аміаком. Ця взаємодія супроводжується дифузією складового елемента вглиб паяного матеріалу, що призводить до зниження його механічних властивостей, а часто і повної втрати працездатності. Швидкість такої взаємодії титану з газами залежить від температури та складу сплаву, але можна вважати, що при температурах, що не перевищують 500С, воно практично не відбувається. До вищих температур виробу відповідального призначення можна нагрівати при паянні тільки в атмосфері інертних газів (аргон, гелій) та у вакуумі. Для більшості титанових сплавів гранично допустимою температурою нагрівання при пайці вважається 10000С. Перевищення цієї температури призводить зазвичай до сильного зростання зерна та зниження механічних властивостей.
Титанові сплави класифікують за структурою, яку вони мають у нормалізованому стані α-, α+β- та β-сплави.
Для паяних конструкцій в основному застосовують термічно незміцнювані α- або псевдо α-сплави ВТ1 (технічний титан)
ВТ5, ВТ5-1, ОТ4, ОТ4-1, ВТ20 всі ці сплави нечутливі до термічного впливу при низькотемпературному паянні і малочутливі до термічного впливу при високотемпературному паянні.
α+β- сплави (ВТ6С, ВТ6, ВТ9, ВТ3−1) можна застосовувати як у відпаленому, так і термічно зміцненому стані.
Доцільність термічного зміцнення паяних сполук нині ще вивчена достатньою мірою.
Титанові сплави з β-структурою поки не набули широкого поширення, особливо для паяних виробів.
Як відомо, титан покритий щільною захисною окисною плівкою TiO2, яка перешкоджає змоченню розплавленими припоями.
При низькотемпературному паянні титану змочуваності забезпечується проміжними металевими покриттями нікелю, що наносяться гальванічним або хімічним способом, і міді, що наноситься гальванічним способом. Відомо також лудіння оловом, зануренням у розплав, нагрітий до температури 700 - 750С, з наступною низькотемпературною пайкою.
При високотемпературному паянні можуть протікати два процеси -освіта TiO2, і розчинення кисню в титані. Якщо концентрація кисню в навколишньому газовому середовищі мала, а температура досить висока, то швидкість другого процесу більша за перший. При цьому не тільки знову не утворюється TiO2, але вже плівка, що вже була, руйнується в результаті розчинення в титані кисню, що входив до його складу. Поверхня титану звільняється від окисної плівки і добре змочується припоями.
Практично для отримання поверхні добре змочується припоями, і разом з тим для запобігання неприпустимому забруднення киснем та іншими газами потрібна температура вище 800С, залишковий тиск при паянні у вакуумі 10-5 - 10-4мм рт.ст.; При паянні в атмосфері аргону зазвичай застосовують додаткове очищення його пропущенням через нагріту до температури 900С титанову губку або стружку. При паянні в контейнерах титановий поглинач газів поміщають безпосередньо в контейнер для паяння з таким розрахунком, щоб аргон, що надходить у контейнер, спочатку проходив через обсяг, заповнений поглиначем.
Застосування негерметичних захисних контейнерів - екранів рівнозначно суттєвому збільшенню глибини вакууму або ступеня очищення аргону. Такі екрани ускладнюють доступ кисню та інших активних газів з об'єму поза екраном у його внутрішній об'єм, де знаходяться титанові деталі. В результаті поглинання активних газів титаном фактична їхня концентрація в зоні пайки суттєво знижується.