Parimad titaani ja titaanisulamite jootmismeetodid

Titaanil ja selle sulamitel, mis koosnevad sellistest elementidest nagu raud, alumiinium, vanaadium ja molübdeen, on suurepärased füüsikalised ja mehaanilised omadused, nagu kõrge tugevus, kõrge kuumakindlus ja hea korrosioonikindlus. Neid kasutatakse laialdaselt kõrgtehnoloogilistes valdkondades, nagu keemiatehnika, mereehitus, transport, meditsiin, ehitus, lennundus- ja sõjatööstus ning need on olulised kerged konstruktsioonimaterjalid. Nende hulgas on kosmosetööstus oluline allavoolu rakendusvaldkond.
Titaan ja selle sulamid on reaktiivsed metallid ja neid kasutatakse laialdaselt kosmose-, naftakeemia- ja tuumatööstuses. Titaani ja selle sulamite kõvajoodisega jootmisel on peamised probleemid järgmised:
① Stabiilne oksiidkile pinnal. Titaanil ja selle sulamitel on tugev afiinsus hapniku suhtes ja nende pinnal on lihtne tekitada stabiilne oksiidkile, mis takistab kõvajoodismaterjali märgumist ja levimist. Seetõttu tuleb see kõvajoodisjootmise ajal eemaldada.
② Neelab tugevalt gaase. Titaanil ja selle sulamitel on kalduvus neelata kuumutamisel vesinikku, hapnikku ja lämmastikku ning mida kõrgem on temperatuur, seda tugevam on neeldumine, mis viib titaani plastilisuse ja sitkuse järsu vähenemiseni. Seetõttu tuleks kõvajoodisjootmist läbi viia vaakumis või inertses atmosfääris.
③ Lihtne moodustada intermetallilisi ühendeid. Titaan ja selle sulamid võivad reageerida enamiku kõvajoodisega jootmismaterjalidega, moodustades rabedaid ühendeid, muutes vuugid rabedaks. Seetõttu ei ole muude materjalide kõvajoodisjootmiseks kasutatav kõvajoodismaterjal põhimõtteliselt sobiv reaktiivsete metallide jootmiseks.
④ Struktuur ja omadused võivad muutuda. Titaan ja selle sulamid läbivad kuumutamise ajal faasimuutuse ja tera jämenemise. Mida kõrgem on temperatuur, seda tõsisem on jämedus, seega ei tohiks kõrge temperatuuriga jootmise temperatuur olla liiga kõrge.
Kokkuvõttes tuleb titaani ja selle sulamite kõvajoodisjootmisel pöörata tähelepanu kõvajoodisjootmise kuumutustemperatuurile. Üldiselt ei tohiks kõvajoodisjootmise temperatuur ületada 950-1000 kraadi ja mida madalam on jootmistemperatuur, seda väiksem on selle mõju alusmaterjali omadustele. Karastatud ja karastatud sulamite puhul võib kõvajoodisega jootmist läbi viia ka tingimusel, et vananemistemperatuur ei ületata.
Oksüdatsiooni ning hapniku ja vesiniku neeldumisreaktsioonide vältimiseks kõvajoodisjootmises tehakse titaanist ja titaanisulamist jootmine vaakumis ja inertses atmosfääris ning leekjoodisjootmist üldjuhul ei kasutata. Vaakumis või klooris jootmisel võib kasutada kõrgsageduslikku kuumutamist, ahjukütet ja muid meetodeid, millel on kiire kuumutuskiirus ja lühike säilivusaeg, mille tulemuseks on liidese tsoonis õhem ühendite kiht ja parem liigeste jõudlus. Seetõttu tuleb kõvajoodisjootmise temperatuuri ja hoidmisaega reguleerida, et kõvajoodismaterjal voolaks pilusse.
Põhjus, miks titaani ja selle sulamite kõvajoodisjootmist on kõige parem teostada vaakumis ja argoonis, on see, et kuigi titaanil on suur afiinsus hapniku suhtes, võib ta saada sileda pinna 13,3 Pa vaakumis, kuna pinnal oksiidkile lahustub.
Argooni atmosfääris kõvajoodisjootmisel ja kõvajoodisjootmise temperatuurivahemikus 760-927 kraadi, on vaja kõrge puhtusastmega argooni, et vältida titaani värvimuutust. Üldiselt kasutatakse külmutusagensi mahutites vedelat argooni, kuna sellel on kõrge puhtusaste.
Titaani ja titaanisulamite kõvajoodisega jootmisel tekivad liidesele või kõvajoodisjootmispilusse sageli haprad intermetallilised ühendid, mis vähendavad kõvajoodisega vuugi jõudlust. Jootevuugi jõudluse parandamiseks saab kasutada difusioonsidumist. Jootmise ajal asetatakse titaanisulamite vahele 50 μm paksune vaskfoolium, nikkelfoolium või hõbefoolium, mis titaani ja nende metallide vahelisele kontaktreaktsioonile tuginedes moodustavad vastavalt Cu-Ti, Ni-Ti ja Ag-Ti eutektika. Seejärel hajutatakse need haprad intermetallilised ühendid välja. Difusioonsidemega liigend toimib teatud temperatuuril ja aja jooksul suhteliselt hästi.
Lisaks saab + -faasilisi titaanisulameid kasutada lõõmutatud, lahusega töödeldud või vanandatud olekus. Kui pärast jootmist on vaja lõõmutamist, on saadaval kolm skeemi: jootmine lõõmutamistemperatuuril või sellest madalamal pärast lõõmutamist; jootmine temperatuuril, mis ületab lõõmutamistemperatuuri, ja kõvajoodisjootmise tsüklis segmenteeritud jahutusprotsessi rakendamine lõõmutusstruktuuri saamiseks; ja kõvajoodisega jootmine temperatuuril, mis ületab lõõmutamistemperatuuri ja seejärel lõõmutamine.