Физико-химические процессы при пайке - Петрунин И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Водород во взаимодействие с кислородом вступает при температуре 300° С. При нагреве до 700° С водород с кислородом взаимодействует со взрывом. Очищенный от примесей других газов и паров воды водород является одним из лучших восстановителей металлов из окислов, но взрывоопасность ограничивает его применение, поэтому для пайки в чистом виде он применяется только в печах малого объема. Наиболее целесообразно применение водорода в смеси с азотом. Такие смеси значительно дешевле и менее взрывоопасны. Азотноводородные смеси, содержащие до 8% водорода, совершенно не взрывоопасны, но восстановительные свойства их по сравнению с водородом сильно снижаются.
Большое распространение в качестве восстановительной газовой среды при пайке нашел диссоциированный аммиак NH3. В нормальных условиях его плотность 0,77 кг/мг. При нагреве выше 535° С в присутствии катализатора аммиак разлагается на водород и азот:
2NH3i±N2 + 3H2.
Полученная в результате диссоциации аммиака азотноводородная смесь содержит 75% водорода и 25% азота по объему. Благодаря высокому содержанию водорода она является прекрасным восстановителем металлов из окислов не только при пайке малоуглеродистых сталей, но и сталей и сплавов, содержащих легкоокисляю-щиеся элементы, такие, как хром, марганец, кремний и др. Однако высокими восстановительными свойствами обладает только тщательно оеушенный газ. Наличие даже следов влаги вызывает обезуглероживание поверхности сталей и снижение восстановительных свойств. Обра-
84
зующаяся при диссоциации газовая смесь водорода с азотом не должна содержать также недиссоциированно-го аммиака, который взаимодействует с кислородом с образованием окиси азота, являющейся катализатором при обезуглероживании сталей.
Недостатком диссоциированного аммиака является его взрывоопасность из-за значительного содержания водорода. Для понижения содержания водорода диссо-
6) 60
50
^ §
I з-1
Со
§ ^
I
и
I5
N!'
со C(h_
'снц' \
«1- ~ * 5
1 § & §¦ v й !"§ II
Г
н
НО
50
20
S ГО
1,5 2 2,5 5 3,5
Содержание боздуха, об %
— Н2
со
сн„ сог
—
0,5 Ofi 0,5 0,6 0,7
Содержание боздуха,об /°
Рис. 27. Зависимость состава продуктов сгорания городского газа от количества вводимого воздуха:
а — при экзотермическом сжигании; б — при эндотермическом сжигании
циированньгй аммиак частично сжигают в воздухе или смешивают с азотом. Однако полученные таким путем газовые смеси содержат значительные количества кислорода и паров воды. Перед применением их для пайки необходимо производить тщательную осушку, а также очистку от примеси кислорода.
Наряду с рассмотренными восстановительными газами и газовыми смесями при пайке нашли применение газовые атмосферы сложного состава, представляющие собой продукты сгорания углеводородов. Состав продуктов сгорания в зависимости от количества вводимого воздуха при экзотермическом сжигании городского газа показан на рис. 27, а.
Более высокими восстановительными свойствами обладают эндотермические атмосферы, образующиеся при
85
сжигании углеводородов с поглощением теплоты, при котором происходит их частичное расщепление. Зависимость состава образующихся при эндотермическом сжигании городского газа продуктов сгорания от количества вводимого при сжигании воздуха показана на рис. 27, б.
Газовые среды обычно содержат примеси кислорода и паров воды, которые необходимо удалять перед пайкой. Содержание в экзотермическом газе водяного пара после его удаления путем пропускания через конденсатор в за-
п) S)
V Ц2 $5 1 2 5 тшорюцт 0,02 HOS т
Содержание бодяного поро,обХ
Рис. 28. Зависимость между содержанием водяного пара и точкой росы: а —в продуктах экзотермического сжигания углеводородов; о — в водороде
висимости от точки росы показана на рис. 28, а. Для сравнения на рис. 28, б показана зависимость между содержанием водяного пара и точкой росы в водороде.
Осушка газов производится путем пропускания их через силикагель, алюмогель или фосфорный ангидрид, которые обеспечивают точку росы соответственно —40° С; —60° С и —80° С. Примеси кислорода из восстановительных атмосфер удаляют путем пропускания газа через поглотитель, в качестве которого применяют, обычно, медную стружку. Для тонкой очистки газов от кислорода применяют титановую или циркониевую губку. Титановая губка позволяет производить очистку аргона одновременно от кислорода и азота. Тонкую очистку газов от кислорода осуществляют также каталитическим способом. В присутствии катализаторов остатки кислорода соединяются с водородом и удаляются при последующей осушке. В качестве катализаторов при окислительных реакциях применяют платину, палладий, серебро, а также окислы РЮ, V2O5, V2O4, Ag20, Fe304 и др. Высокими каталитическими свойствами обладает предложен-
86
ный Р. Е. Есинберлиным для тонкой очистки газовых сред при пайке минерал дунит, активность которого определяется присутствием в нем следов платины, осмия, иридия, а также окислов железа, никеля, хрома и других металлов. Перспективной является очистка водорода путем фильтрации его через палладиевые сплавы.
