真空钎焊的概述

真空钎焊优点
同熔焊和其他类型的钎焊相比,真空钎焊具主要具有以下优点:
(1)在全部钎焊过程中,不使用钎剂,被钎焊零件处于真空条件下,不会出现氧化、 增碳、脱碳及污染变质等现象,钎缝成形美观
(2)钎焊时,零件整体受热均匀,热应力小,可将变形量控制到最小程度 ,可实现无
余量加工和精密钎焊; (3)可一次钎焊多道邻近的钎缝,或可以根据炉子的容量,同炉钎焊多个组件,提高 钎焊效率,同时可将零件热处理L序在钎焊工艺过程中同时完成,选择适当的钎焊工艺 参数,还可将钎焊安排为最终工序,而得到性能符合设计要求的钎焊接头。 (4)可钎焊的基本金属种类多 ,特别适宜钎焊铝及铝合金、钛及钛合金、不锈钢、 高温合金等。也适宜于钛、锆、铌钼、钨、钽等同种或异种金属的钎焊。对于复合 材料、陶瓷、石墨、玻璃、金刚石等材料也适用。 (5)开阔了产品设计途径,对带有狭窄沟槽、极小过渡台、盲孔的部件和封闭容 器、形状复杂的零组件均可采用 ,无需考虑由钎剂等引起的腐蚀、清洗、破坏等问
真空钎焊与普通钎焊
氧化膜
钎剂 钎料
加热
钎剂
钎剂反 应物
钎料钎剂
氧化膜与钎剂反 应而破坏氧化膜
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
氧化膜
钎料 加热
氧
钎料
钎料
氧化膜在真空中分解 或被钎料蒸汽压撑破等
分 解 、 挥 发
氧化物
1360K时的分解压力
金属元素 Mn Al Cr Cu Si B Fe Ti
CuO NiO
CoO Fe2O3 MoO2 WO2 CrO3 SiO2
1958年，美国 Ipsen公司首先研制成功真空密封高速风 扇电机惰性气体循环真空炉,有强冷却功能。该种新型真空炉 的投入使用，为真空钎焊技术在各个领域内的广泛应奠定了 物质基础。 我国真空钎焊技术应用较晚,自20世纪70年代后期开始, 在研制、开发、使用和发展真空钎焊技术方面取得很大的进 展,目前,真空钎焊工艺在航空、航天、原子能、电气仪表、 石化、汽车、工具等领域中得到了推广和普及。
题。
象。毛细现象是分子间作用力的表现。
在生活中如酒精灯的灯芯脱脂棉吸酒精、植物吸水等。液体在垂直的细 管中时液面呈凹或凸状、多孔材质物体能吸收液体都是毛细现象。
真空钎焊与普通钎焊
钎焊时金属表面的氧化膜影响液态钎料对基体金属的润湿性。 钎焊过程中,如果不能有效地除去基体金属表面的氧化膜,就难以形 成优质钎焊接头。不同的钎焊方法采用不同的除氧化膜和防氧化措 施。一般钎焊方法都是以钎剂的化学作用或者以还原气氛的还原作 用来去除氧化膜的。 真空钎焊虽然没有钎剂的化学作用和还原性气氛的还原作用, 不过,真空降低了钎焊区的压强,可以除去焊件表面的氧化膜,保护焊 件不被氧化。这样在真空气氛中针焊就能够获得高强度、光亮致密 的接头。
478 10-3
10-5 10-7 10-7 10-8 10-8 10-11
在10-2Pa时的蒸 发温度 790 808 992 1035 1115 1140 1194 1249
钎料与基体的相互作用
液态钎料如果能够润湿基体金属,则在毛细作用下填满接头间隙,形成钎焊接头此 时,能否形成优质的钎焊接头,还要根据液态钎料与基体金属之间的作用来决定。 1)钎料元素向基体金属的扩散钎焊时,钎料中合金元素会从高浓度向低浓度扩散, 扩散量和扩散速度除与元素的浓度梯度有关外,还与扩散面积和扩散时间成正比。扩 散系数随着温度的升高而增加。扩散结果,在靠近基体金属的钎缝附近形成固溶体,这 是钎焊时希望得到的钎焊接头组织。当钎料元素能与基体金属形成共晶体时,钎料组 元会向基体金属的晶界扩散。其扩散量随着元素在基体中溶解度的减小而增大。钎 料元素扩散至基体晶界,形成的低熔共晶体叫做晶间渗入。由于它较脆,对接头性能有 不良的影响。 2)若体金属在液态钎料中溶解如果基体金属和液态钎料是互溶的,在钎爆过程中, 一部分基体金属有可能溶解于针料中。只要溶解量在适当的范围内,对于接头性能是 有利的。但溶解量不适当时,则使钾料的熔点提高,从而产生焊不透等缺陷。基体金属 如过多地溶解到钎料中,则在基体金属上就会出现凹陷,甚至溶穿的现象。这种缺陷叫 做溶蚀,必须避免。 影响基体金属在液态钎料中溶解的因素有（1）钎焊温度（2）保温时间（3）与 合金状态有关 3)针缝组织(1)在合金状态图上,如果基体金属能与钎料形成固溶体,或者基体金属 与钎料合金的基体元素相同,则可得到固溶体组织的钎焊缝。这些钎焊接头塑性好,强 度高。是理想的钎焊接头组织。(2)金属间化合物组织金属间化合物一般硬而脆,会降 低接头的塑性和强度。特别是当化合物形成连续层时,影响更大。因此,应尽量避免针 缝中出现化合物组织
真 空 钎 焊 炉
真空钎焊时,零件是在氧分压较低的真空容器中加热、保温、冷却而形成钎焊接头的。
因此,真空钎焊工艺对设备有如下要求: (1)加热室应能容纳被钎焊组件; (2)炉内真空度应能满足钎焊工艺要求,尤其是当钎料中含蒸汽压高的元素时,设备应
具有控制钾料中合金元素挥发的能力
(3)加热室温度应能精确控制和自动调节 (4)加热室的全部构件必须具有一定的 机械强度和热强度的稳定性以及几何形状的 稳定性 (5)应具有强制冷却机能,一则满足某些 材料的热处理要求,二则缩短钎焊周期 (6)设备的控制系统应能获得理想的空 载和装载时的特性曲线 (7)设备的自动保护装置应先进可靠,确 保安全。
钎
焊
夹
具
钎焊时钎焊零件应装配定位 , 以确保零件之间的相互位置和钎焊要 求的接头间隙。钎焊夹具要涉及到钎焊零件的固定、装配、进炉、钎焊、 出炉整个过程,夹具是否合理和实用直接影响到钎焊质量。
(1)夹具材料要可以经受钎焊温度,而不丧失强度,不变形和放出气体,
不易与组焊件产生合金反应;
(2) 重视夹具和零件的温度膨胀 和收缩 , 在钎焊温度下 , 要保证钎焊零 件具有合适的接头间隙; (3) 夹具要保证钎焊区的热传导 , 引起的热量转移对零件的稳定加热降 温产生干扰最小 , 并且不妨碍钎料的 流动。
“
真 空 钎 焊
”
目
录
CONTENTS
1.真空钎焊
2.真空钎焊发展
3.润湿与毛细现象 4.真空钎焊与普通钎焊 5.钎料与基体的相互作用 6.真空钎焊炉 7.钎焊夹具 8.真空钎焊优点
真
空
钎
焊
钎焊属于固相连接，钎焊时母材不熔化，由于采用比母材 熔化温度低的钎料，加热温度采取低于母材固相线而高于钎料 液相线的一种连接方法。当被连接的零件和钎料加热到钎料熔 化，利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母材相互溶解和扩 散和在母材间隙中润湿、毛细流动、填缝与母材相互溶解和扩 散而实现零件间的连接。 真空钎焊作用原理与普通钎焊相似，所不同的是整个焊接 过程是在真空氛围下完成。而且清除表面氧化膜的方法也截然 不同，普通钎焊借助焊剂或介质气体清除氧化膜，而真空钎焊 是借助真空环境下与不同的作用机理清除氧化膜。
润
湿
σlg
σ gs
θ σ ls
润湿角 θ 的余弦值表征了体系润湿与铺展能力的强弱。 cosθ=1 时，称为完全润湿； 0<cosθ<1 时，称为润湿； -1<cosθ<0时， 称为不润湿；cosθ=-1时，称为完全不润湿。
毛 细 现 象
C材料
D材料
A液体
B液体
毛细现象是指液体在润湿或不润湿情况下，沿细微缝隙上升或下降的现
钎焊种类钎焊方法通常按热源或加热方法来分类,目前具 有工业应用价值的钎焊方法有:①火焰钎焊;②炉中钎焊(真空、 保护气体);③感应钎焊;④电阻钎焊;⑤浸渍钎焊;⑥红外线聚 焦钎焊。 无论哪一种方法,钎料的熔点都高于450℃、低于基体金 属的液相线,钎料借助毛细吸力分布于密切配合的连接表面之 间。
真空钎焊的发展