ما هي معادن وسبائك اللحام بالنحاس (Brazing) الشائعة الاستخدام؟ دليل لاختيار المعدن الحشو المناسب

في جوهره، يعتمد اللحام بالنحاس على مجموعة مختارة من معادن الحشو المصممة للانصهار عند درجة حرارة أقل من المكونات التي تربطها. تعتمد العائلات الأكثر شيوعًا لهذه السبائك على الألومنيوم-السيليكون، والنحاس، والفضة، والنيكل، والمعادن الثمينة مثل الذهب والبلاديوم، ويتم اختيار كل منها لخصائص وتطبيقات محددة.

يعد اختيار سبيكة اللحام بالنحاس قرارًا هندسيًا حاسمًا، وليس مجرد اختيار للمادة. يمليه ذلك المعادن الأساسية التي يتم ربطها، ودرجة حرارة الخدمة المطلوبة وقوة الوصلة النهائية، وعملية اللحام بالنحاس المحددة المستخدمة.

العائلات الرئيسية لسبائك اللحام بالنحاس

تصنف معادن حشو اللحام بالنحاس إلى عائلات بناءً على تركيبها العنصري الأساسي. تقدم كل عائلة مزيجًا فريدًا من نقطة الانصهار والقوة والتوافق مع المواد الأساسية المختلفة.

سبائك الألومنيوم-السيليكون

هذه هي المعيار للحام مكونات الألومنيوم. تحتوي معظم السبائك في هذه العائلة على ما بين 7% و 12% سيليكون، مما يقلل بشكل كبير من نقطة الانصهار.

نظام الألومنيوم-السيليكون الذي يحتوي على 11.7% سيليكون هو سبيكة يوتكتيكية، مما يعني أن لها نقطة انصهار واحدة حادة تبلغ 577 درجة مئوية. وهذا يجعلها مثالية للحام العديد من سبائك الألومنيوم ذات نقاط الانصهار الأعلى. توفر هذه الحشوات قوة ممتازة ومقاومة للتآكل وتطابقًا جيدًا في اللون مع المادة الأم.

النحاس وسبائك النحاس

تشمل هذه الفئة الواسعة النحاس النقي، والنحاس-الفضة، والنحاس-الزنك (النحاس الأصفر)، والنحاس-القصدير (البرونز)، وسبائك النحاس-الفوسفور.

نظرًا لتعدد استخداماتها وفعاليتها من حيث التكلفة، فإنها تستخدم على نطاق واسع لربط الفولاذ والنحاس وسبائك النحاس. تعتبر سبائك النحاس-الفوسفور مفيدة بشكل خاص لربط النحاس بالنحاس دون الحاجة إلى تدفق منفصل.

سبائك الفضة

تُعرف هذه السبائك عادةً باسم "لحام الفضة"، وتوفر مجموعة من درجات حرارة الانصهار وخصائص تدفق ممتازة.

إنها متعددة الاستخدامات للغاية وقادرة على ربط معظم المعادن الحديدية وغير الحديدية، باستثناء الألومنيوم والمغنيسيوم. تجعلها مرونتها مناسبة للوصلات التي ستتعرض للاهتزاز أو الدورات الحرارية.

سبائك النيكل وسبائك النيكل

عندما تكون هناك حاجة إلى قوة عالية ومقاومة فائقة للحرارة والتآكل، فإن سبائك النيكل هي الخيار المفضل.

هذه الحشوات ضرورية في الصناعات المتطلبة مثل الطيران والطاقة لتطبيقات مثل تجميع شفرات التوربينات. غالبًا ما يتم توفيرها على شكل رقائق غير متبلورة تحتوي على عناصر مثل البورون والسيليكون والفوسفور لخفض نقطة انصهارها.

سبائك المعادن الثمينة (الذهب والبلاديوم)

تُخصص السبائك القائمة على الذهب والبلاديوم للتطبيقات الأكثر أهمية حيث يكون الأداء والموثوقية أمرًا بالغ الأهمية.

على الرغم من تكلفتها، إلا أن قوتها الاستثنائية ومرونتها ومقاومتها للأكسدة تجعلها لا غنى عنها للمكونات الإلكترونية عالية الموثوقية، والغرسات الطبية، وأنظمة الفضاء الجوي.

العوامل الرئيسية التي تدفع اختيار السبائك

يتضمن اختيار معدن الحشو الصحيح تحليلًا دقيقًا للنظام الهندسي بأكمله. توجه ثلاثة عوامل رئيسية القرار.

التوافق مع المعادن الأساسية

يجب أن يكون معدن الحشو متوافقًا معدنيًا مع المعادن الأساسية. يجب أن يبلل ويتدفق عبر أسطحها لإنشاء رابطة مستمرة وقوية دون تآكل أو سبك ضار مع المادة الأم.

نقطة الانصهار ودرجة حرارة اللحام بالنحاس

القاعدة الأساسية للحام بالنحاس هي أن نقطة انصهار معدن الحشو يجب أن تكون أقل بكثير من نقطة انصهار المعادن الأساسية. يتم دائمًا ضبط درجة حرارة اللحام بالنحاس فوق نقطة انصهار الحشو ولكن أقل من نقطة انصهار المعادن الأساسية.

خصائص الوصلة المطلوبة

يحدد التطبيق النهائي الخصائص المطلوبة للوصلة. وهذا يشمل القوة الميكانيكية، والليونة (القدرة على التشوه دون كسر)، ومقاومة التآكل، والتوصيل الحراري والكهربائي، وحتى الجماليات.

فهم المفاضلات

يتضمن كل اختيار لمعدن الحشو موازنة العوامل المتنافسة. فهم هذه التنازلات هو علامة القرار الفني السليم.

التكلفة مقابل الأداء

غالبًا ما تكون المفاضلة الأكثر أهمية بين التكلفة والأداء. تعتبر السبائك القائمة على النحاس اقتصادية للعديد من التطبيقات العامة، بينما توفر سبائك النيكل والمعادن الثمينة أداءً فائقًا بتكلفة مادية أعلى بكثير.

متطلبات العملية

يمكن أن تحد عملية اللحام بالنحاس نفسها من اختيار السبائك. على سبيل المثال، في اللحام بالنحاس الفراغي، يتم تجنب السبائك التي تحتوي على عناصر متطايرة مثل الزنك أو الكادميوم بشكل عام لأنها يمكن أن تتبخر وتعطل العملية.

القوة مقابل الهشاشة

يمكن لبعض العناصر المضافة لخفض نقطة انصهار السبيكة، مثل الفوسفور أو البورون، أن تشكل أطوارًا هشة في الوصلة النهائية. وهذا يمكن أن يزيد القوة ولكنه يقلل من الليونة، مما يجعل الوصلة أكثر عرضة للفشل تحت الصدمة أو الاهتزاز.

اتخاذ الخيار الصحيح لتطبيقك

لاختيار السبيكة المناسبة، ابدأ بهدفك الأساسي.

• إذا كان تركيزك الأساسي هو ربط مكونات الألومنيوم: سبائك الألومنيوم-السيليكون هي المعيار الصناعي وخيارك الأكثر موثوقية.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو الربط للأغراض العامة للفولاذ أو النحاس: ابدأ بتقييم سبائك النحاس الفعالة من حيث التكلفة أو سبائك الفضة متعددة الاستخدامات.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو القوة في درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل: تم تصميم سبائك النيكل خصيصًا لهذه البيئات الصعبة.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو الموثوقية المطلقة في نظام حرج: توفر سبائك المعادن الثمينة القائمة على الذهب أو البلاديوم أعلى أداء، مما يبرر تكلفتها.

في النهاية، يعد اختيار سبيكة اللحام بالنحاس الصحيحة هو الخطوة الأساسية في إنشاء وصلة قوية وموثوقة ومتينة.

جدول الملخص:

عائلة السبائك	الاستخدام الأساسي/المعادن الأساسية	الخصائص الرئيسية
الألومنيوم-السيليكون	مكونات الألومنيوم	قوة ممتازة ومقاومة للتآكل، تنصهر عند ~577 درجة مئوية
القائمة على النحاس	الفولاذ، سبائك النحاس	فعالة من حيث التكلفة، متعددة الاستخدامات، بعضها ذاتي التدفق على النحاس
القائمة على الفضة	معظم المعادن الحديدية وغير الحديدية (باستثناء الألومنيوم/المغنيسيوم)	تدفق ممتاز، مرنة، جيدة للدورات الحرارية
القائمة على النيكل	بيئات درجات الحرارة العالية والتآكل	قوة فائقة، مقاومة للحرارة والتآكل
المعادن الثمينة	تطبيقات حرجة (الفضاء الجوي، الطبية)	موثوقية استثنائية، قوة، ومقاومة للأكسدة

هل تحتاج إلى إرشادات الخبراء لاختيار سبيكة اللحام بالنحاس المثالية لموادك ومتطلبات الأداء المحددة؟
يعد معدن الحشو المناسب أمرًا بالغ الأهمية لقوة الوصلة ومتانتها وأدائها. تتخصص KINTEK في معدات المختبرات والمواد الاستهلاكية عالية الجودة لعمليات ربط المواد. يمكن لخبرائنا مساعدتك في التنقل في تعقيدات اختيار السبائك لضمان أفضل النتائج لمختبرك أو احتياجات الإنتاج.
اتصل بفريقنا الفني اليوم للحصول على استشارة شخصية.