Brodning er en sammenføjningsproces, der bruger et fyldningsmetal med et lavere smeltepunkt end basismetaller til at danne en stærk binding, hvilket gør det ideelt til applikationer, hvor høj præcision, minimal varmeforvrængning eller sammenføjning af forskellige metaller kræves. En kritisk faktor til valg af et lodningsfyldmetal er dets maksimale servicetemperatur-den højeste temperatur, som det loddede led kan modstå uden at miste styrke, integritet eller strukturel stabilitet. Blandt de forskellige tilgængelige lodningsfyldstofmetaller skiller en type ud for sin ekstraordinære evne til at udholde ekstrem varme: nikkelbaserede lodningsfyldstofmetaller.
Nikkelbaserede lodningsfyldstofmetaller, ofte legeret med krom, bor, silicium eller jern, er kendt for deres høje maksimale servicetemperaturer, typisk lige fra 1.200 graders F (649 grader) til 2.000 grader F (1.093 grad) eller højere, afhængigt af den specifikke legering. Dette overstiger langt servicetemperaturerne for andre almindelige fyldemetaller: kobberbaserede fyldstoffer (op til 1.000 grader F/538 grad), sølvbaserede fyldstoffer (op til 800 grader F/427 grad) og aluminiumbaserede fyldstoffer (op til 600 grader F/316 grad). Nøglen til deres varmemodstand ligger i Nickels iboende egenskaber-høje smeltepunkt (2.651 graders F/1.455 grad), fremragende oxidationsmodstand og evnen til at danne stærke metalliske bindinger med de fleste højtemperaturbasemetaller, inklusive rustfrit stål, nickellegeringer og superlegeringer.
Inden for den nikkelbaserede kategori er specifikke legeringer konstrueret til endnu højere servicetemperaturer. For eksempel er nikkel-krom-boron (Ni-CR-B) legeringer, såsom AWS Bni-2, Bni-3 og Bni-4, vidt brugt i applikationer med høj temperatur. BNI-2, der primært er sammensat af nikkel med 14-16% krom, 2,75-3,5% bor og små mængder silicium, har en maksimal servicetemperatur på ca. 1.800 grader F (982 grader). BNI-3, der inkluderer 7-9% krom og 3-4% silicium (uden bor), tilbyder lidt lavere lodningstemperaturer, men opretholder styrke op til 1.900 grad F (1.038 grad) på grund af dens siliciumbaserede legering, hvilket forbedrer høj temperaturstabilitet.
En endnu mere varmebestandig mulighed er nikkel-krom-jern-silicium (Ni-CR-Fe-Si) legeringer, designet til ekstreme miljøer. Disse legeringer undgår bor (som kan danne sprøde intermetalliske ved meget høje temperaturer) og er afhængige af krom og silicium til oxidationsmodstand og binding. Nogle formuleringer i denne familie kan modstå kontinuerlige servicetemperaturer op til 2.000 grader F (1.093 grader), hvilket gør dem velegnede til rumfart, gasturbin og industrielle ovnapplikationer, hvor langvarig eksponering for ekstrem varme er almindelig.
Den høje servicetemperatur for nikkelbaserede lodningsfyldstofmetaller skyldes ikke kun deres basisammensætning, men også deres evne til at danne et stærkt, diffusionsbaseret binding med basismetallet. Under lodning smelter og ligger fyldningsmetalen base metaloverfladerne, og ved forhøjede temperaturer forekommer der noget interdiffusion mellem fyldstof- og basismetal, hvilket skaber en metallurgisk binding, der modstår krybning, oxidation og termisk cykling. Denne binding forbliver stabil, selv når den udsættes for gentagen opvarmning og afkøling, et kritisk krav til høje temperaturkomponenter som turbineblad, udstødningsmanifolds og varmevekslere.
I modsætning hertil mislykkes andre fyldemetaller ved lavere temperaturer på grund af blødgøring, oxidation eller binding af binding. Sølvbaserede fyldstoffer værdsættes for eksempel for deres høje fluiditet og styrke ved stuetemperatur, men mister styrken hurtigt over 800 grader F (427 grader) og er tilbøjelige til oxidation i højvarmningsmiljøer med høj ilt. Kobberbaserede fyldstoffer kan håndtere moderat varme, men oxideres alvorligt over 1.000 grader F (538 grader), medmindre det er beskyttet af en reducerende atmosfære, hvilket begrænser brugen af applikationer med uden luft. Aluminiumbaserede fyldstoffer, selvom de er nyttige til at deltage i aluminiumslegeringer, blødgør signifikant over 600 graders F (316 grader) og kan ikke modstå de termiske spændinger ved høj-temperatur service.
For at maksimere servicetemperaturen for nikkelbaserede loddede samlinger er passende lodningsprocedurer vigtige. Dette inkluderer rengøring af basismetaloverfladerne for at fjerne oxider og forurenende stoffer (som kan svække bindingen) ved hjælp af en passende flux eller lodning i en kontrolleret atmosfære (f.eks. Vakuum eller inert gas) for at forhindre oxidation under lodning og sikre det leddesign giver mulighed for termisk ekspansion uden at stresse det brændte område. Varmebehandlinger efter braze kan også bruges til at forbedre fyldningsmetalens mikrostruktur, hvilket yderligere forbedrer dens høje temperaturstyrke.
I resumé har nikkelbaserede lodning af fyldstofmetaller, især nikkel-krom-silicium og nikkel-krom-jern-siliciumlegeringer, de højeste maksimale servicetemperaturer blandt lodningsfyldstofmetaller, med topformuleringer, der udgør op til 2.000 grader F (1.093 grad). Deres varmemodstand, oxidationsstabilitet og stærk metallurgisk binding gør dem uundværlige til applikationer, der kræver pålidelig ydelse i ekstrem varme. Uanset om det er i rumfart, kraftproduktion eller industriel opvarmning, sætter disse legeringer standarden for high-temperatur lodning, der overgår sølv, kobber og aluminiumbaserede fyldstoffer med en betydelig margin.
