Проблема удаления флюса при газовой сварке магниевых сплавов
Ниже приведены типичные составы флюсов А—H для газовой сварки магниевых сплавов.
Проблема возникает первоначально из-за того, что промышленный высокопрочный сплав AZM в виде труб может обнаружить микропористость, простирающуюся от поверхности до глубины, с которой полное удаление остатков флюса путем механической очистки и испарения может быть затруднено, а иногда невозможно. Для того чтобы приблизиться к идеальным свойствам сварочного флюса, необходимо снизить его температуру плавления. Для этого составные части смеси флюса обычно содержат LiCl вместе с другими хлоридами. Поэтому фторид CaF2, который растворим в хлоридной основе, не должен применяться в присутствии MgCl2. Были разработаны более дешевые флюсы, не содержащие литиевых солей и основанные на CaCl2. Введение CaF2 или KF в такие флюсы не ухудшает их плотность, поскольку MgCl2 отсутствует (флюс Н). Поиски возможных компонентов ограничены из-за химической активности магния. Количество обычно вводимого KF уменьшают, если он не нужен для обеспечения избытка хлорида по отношению к стехиометрическому составу. Большинство флюсов обладает очень низкой растворимостью по отношению к окислам. Все они покрывают магний в жидком состоянии.
Коррозия из-за остатков флюса в сварных соединениях вызвана свойством поглощать влагу из воздуха некоторыми, обычно употребляемыми компонентами, например LiCl, и возможностью гидролиза, в результате чего образуются нерастворимые в воде соединения, например Mg(OH)Cl, из которых остатки флюса трудно извлечь (та же проблема встречается в процессе Кролля при экстракции титана).
Возможны следующие пути улучшения свойств флюсов:
а) использование негигроскопичных компонентов;
б) подбор соотношений компонентов, позволяющих получить негигроскопичные расплавы при плавлении;
в) добавление к флюсам нелетучих кислотных радикалов, т. е. фосфатов, покрывающих фосфорной кислотой свариваемые части;
г) добавление бихроматов с целью замедления коррозии из-за присутствия LiCl;
д) исключение компонентов, способствующих нерастворимости веществ при гидролизе.
Ни один из указанных путей не является доказанным каким-либо образом в предварительных испытаниях. Коррозия, вызванная негигроскопичными хлористыми флюсами, была такой же, как и при использовании обычных флюсов, в первом случае, однако, развитие коррозии происходило позднее.
Удаление флюса после сварки. Испытания на установке Британских военно-воздушных сил показали, что более эффективной очистки, чем при обычном кипячении в бихроматном растворе, можно достигнуть путем непрерывного погружения изделий в ванну из каустической соды, хромовой кислоты и плавиковой кислоты. Однако такая многоступенчатая процедура не всегда удобна на практике.
Разработка некорродирующих сварочных флюсов. Были сделаны попытки получить смеси с достаточно низкой температурой плавления из фтористых соединений, термически стабильных и химически инертных к магнию: LiCl, MgF2, CaF2, SrF2 и BaF2. Удовлетворительные сварные соединения из сплава АМ503 были получены при использовании четверной эвтектики LiF, MgF2, CaF2 и BaF2, имеющей температуру плавления 605° С. Дальнейшее понижение температуры плавления было необходимо прежде, чем этот флюс можно было бы употребить для сплава AZM или литейных сплавов, содержащих алюминий, с температурами солидуса ниже 550° С. Несмотря на дальнейшие работы, эта задача не была решена. Аналогичная четверная композиция была также разработана в Германии. Общий недостаток, свойственный всем фтористым флюсам, заключается в том, что небольшие кусочки остатков флюса могут так крепко прилипать к металлу сварного соединения, что их нельзя полностью удалить проволочной щеткой. Однако эти остатки флюса не способствуют коррозии металла.