Газы, применяемые при пайке, и их очистка

В качестве основного восстановительного газа в настоящее время для пайки сталей служит водород. В некоторых случаях применяется окись углерода и другие газы, содержащие водород или окись углерода. Продуктами восстановления являются пары воды или углекислый газ.

Ниже приведены характеристики газов, рекомендуемых для пайки металлов. Восстановительные свойства этих газов определяются концентрацией водорода или окиси углерода, а также степенью очистки газов от паров воды, углекислого газа и кислорода.

Сухой и очищенный от примесей кислорода водород имеет наилучшую восстановительную способность, но он взрывоопасен, поэтому для пайки применяется только в тех случаях, когда не может быть заменен другой средой, например при пайке высоколегированных сталей в печах с небольшой производительностью. Более выгодным является применение азотно-водородной смеси, которая значительно дешевле водорода и в зависимости от концентраций водорода может быть совершенно невзрывоопасной.

Газовая среда:
1) Водород
2) Диссоциированный аммиак
3) Азотно-водородная смесь, полученная неполным сжиганием диссоциированного аммиака
4) Генераторный древесно-угольный газ без внешнего обогрева в восстановительной зоне генератора
5) Генераторный древесно-угольный газ с внешним обогревом в восстановительной зоне генератора до 1000гр.
6) Водяной газ
7) Светильный газ
8) Продукт частичного сжигания углеводородных газов при а=0,6 с очисткой от СО2 этаноламинами
9) Продукт частичного сжигания углеводородных газов при а=0,9 с очисткой от СО2 этаноламинами
10) Продукт частичного сжигания углеводородных газов при а=0,6 с пропусканием через раскаленный древесный уголь

Хим. Состав, %:
Н2: 100 75 7-20 6 8 12 42-55 51 16 2 20
СО: – - – 30 34 25 35-40 9 10 2 20
СО2: – - – 2 0,2-0,7 0,2 5-7 2 0,1 0,1 0,2
СН4: – - – 1 1 1-2 0,5-1,5 1 1,5 – 1
N2: – 25 остальное (для всех оставшихся газов)

Осушка до точки росы, гр.: -70 -40 – -60 -40 -10 -25 -40 -40 -40 -40 -40 -25

Паяемый материал:
1) Стали всех марок, жаропрочные сплавы
2) Стали углеродистые, легированные, нержавеющие
3) Сталь малоуглеродистая
4) То же
5) Стали средне и высокоуглеродистые, легированные
6) Сталь малоуглеродистая
7) То же
8) Стали средне и высокоуглеродистые и легированные
9) То же
10) То же

Действие водорода и окиси углерода по-разному сказывается при пайке различных металлов. В атмосфере этих газов легче восстанавливаются окислы меди, никеля, железа и более трудно – окислы марганца, кремния и других элементов, входящих в состав легированных сталей и жаропрочных сплавов. Поэтому в восстановительной среде пайка малоуглеродистой стали происходит значительно легче, чем пайка легированных сталей. Еще труднее пайка нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов. Только тщательная очистка восстановительных газов от примесей кислорода и паров воды дает возможность паять в их атмосфере легированные стали и жаропрочные сплавы.

Для осушки газов при пайке металлов применяются силикагель или алюмогель. Силикагель обеспечивает получение точки росы – 40гр., алюмогель – до – 62гр. Такая осушка во многих случаях дает хороший паяный шов. Однако при пайке легированных сталей и жаропрочных сплавов требуется газ, имеющий весьма высокие восстановительные свойства. Поэтому для более глубокой осушки газ пропускают после силикагеля или алюмогеля через фосфорный ангидрид, перемешанный со стеклянной ватой (для уменьшения сопротивления осушителя при прохождении через него газов). Точка росы осушенного таким образом газа ниже – 80гр.

Влажность газа характеризуется точкой росы, т. е. температурой, при которой происходит конденсация паров воды, содержащихся в газе.

Для очистки от кислорода газ пропускается через нагретый сосуд с катализатором. При этом кислород благодаря действию катализатора связывается с водородом, имеющимся в газовой среде или добавляемым в нее, в результате образуются пары воды, которые затем удаляются из газа путем осушки.

В технике установлено, что наилучшими катализаторами являются платина и палладий, но применение их в качестве катализаторов при пайке нерентабельно. В качестве полноценного заменителя платины в каталитическом процессе сжигания газов может быть использован дешевый и широко распространенный минерал дунит.