真空钎焊缺陷及其解决办法

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1、真空钎焊缺陷及其解决办法真空钎焊缺陷及其解决办法评职称，发论文交给机电之家.3个H内完成!收藏此信息打印该信息添加：用户发布来源：未知真空钎焊是在真空状态下，对结构件进行加热 和保温，使钎料在适宜的温度和时间范围内熔化, 在毛细力作用下与固态金属充分浸润、溶解、扩 散、焊合，从而达到焊接目的的一种先进焊接方 法。真空钎焊的突出优点是可连接不同的金属、 实现复杂结构的同时焊接,焊接后的焊接头光洁 致密、变形小且具有优良的力学性能和抗腐蚀性 能。1钎料层厚度当钎料层厚度过薄时，易造成焊接强度低、焊 接不牢、承压不达标等焊接缺陷;过厚时，则会造 成芯层合金厚度过薄、承压不达标、甚至出现熔 蚀现象导致

2、泄漏。因此，钎料层厚度及其均匀性 是衡量其质量的重要指标,也是影响钎焊质量的 重要因素之一。l=JU=i2其它质量要求内在缺陷如芯层合金的气孔、夹渣、与钎料 层的焊合不良等;外在缺陷除表面处理不洁净外, 还有在加工过程中的磕碰伤、划伤，当其深度超过钎料层厚度时,会直接破坏金属的连续性,导致 承压能力下降。3 真空钎焊工艺制度在真空钎焊炉中，工件主要靠热辐射进行 加热。而辐射传热有其特有的规律，即斯蒂芬玻 尔兹曼定律：性质：1879年J .斯蒂芬经实验求出黑体总 发射本领和温度之间关系的定律。1884年L.玻 尔兹曼又由热力学定律加以证实。定律表明 体的总发射本领EO(T)和黑体热力学温度T的4

3、 次方成正比，即E0( T)=ctT4,式中a为斯蒂芬破尔兹曼常数。其数值由下 式给出：a=5.672x10-8。式中K为玻尔兹曼常数；A 为普朗克常数；c为真空中的光速。上式说明,高温时即使是很小的温度差也需要 很高的热能传导,即真空加热温度越高，需要传递 的热量越大。说明在相同情况下真空炉内升温速 度要较其他加热方式慢很多。真空加热所需时间 大约是空气炉的 3 倍、盐浴炉的 6 倍。因此，制 定真空钎焊炉加热工艺制度时，不能照搬空气炉、盐浴炉和气氛炉的加热工艺制度。上式同时 说明:真空钎焊过程中,应尽可能缓慢加热,以使 待钎焊产品内外温度保持一致,否则直接影响钎III焊质量。对工业化生产中

4、的预热定温、保温，蓄 能定温、保温，钎焊定温、保温以及停电降温，是 既能实现上述目的又能提高生产效率的行之有 效的工艺流程，其中真空钎焊温度及保温时间是 影响钎焊质量的关键。(1真空钎焊温度:温度低时,钎料尚未达到必需的温度，钎料的流动性、浸润性均较差，易产 生钎缝内部气孔、钎缝不连续、虚焊等缺陷，使 钎焊接头强度降低,承压能力不达标而产生泄漏， 严重时甚至会撕裂;温度高时，钎料完全熔化且 流动性过大,易产生钎料氧化形成气孔和对焊缝 的毛细力作用变差,造成钎料流失、熔蚀、产品 弯曲等缺陷。适宜的定温应注重焊料的流点，通 常焊料的熔点应比被焊金属熔点低60 C左右。 此时,液态焊料对被焊金属具有

5、良好的浸润性和 流散性，能在毛细力作用下较好地填充钎焊间隙, 并能与被焊金属产生良好的合金化作用,形成高 强度接头。(2)真空保温时间:钎焊时钎料的润湿和接头形成约需要ls2s,因此保温时间主要由待钎焊 产品心部温度 达到钎焊温度所需的时间及氧化 膜层消散所需时间决定。如果保温时间过短，待 钎焊产品中心部温度没有达到钎焊温度;时间过 长，液态钎料容易使被焊金属熔蚀。2.4真空钎焊炉的真空度高温状态下的真空度较低时，炉内残留的O2、H2O等氧化性气体易与产品金属起化学反应生成质硬的氧化膜。氧化物组织致密、稳定、熔 点高，在普通真空钎焊温度下不易分解，钎料氧化 后使其流动性浸润性变坏;被焊金属氧化

6、后变得 难以浸润，从而导致焊料与基体间的焊接性能恶 化。故需要尽可能提高真空钎焊时的真空度，减少O2、H20等氧化性气体的含量，控制金属氧化 控温,炉温均匀性为 C,工作真空度应保证不大物的生成量。般要求，真空钎焊炉釆用多温区于2.0 10-3 Pa,预抽真空的极限真空度必须在10-4数量级。2.5真空钎焊时环境状况环境中的湿度会对散热器钎焊质量造成影 响。将高湿度下组装的金属产品放入真空炉中钎 焊,水分会蒸发、释放出更多的气体,且散热器内 部的水分蒸发、气体释放是个缓慢的过程。水分 需要大量蒸发热,影响散热器内部的温度;水分还 会影响真空度;水分将加剧金属的氧化，从而影响 钎焊质量。所以在进

7、行散热器构件表面处理、组 装及钎焊前都应该保持一定的环境湿度,或采取 烘箱进行烘干燥加工，控制由于环境湿度造成的 散热器构件表面水分含量。真空钎焊缺陷的主要现象有：1漫流漫流是钎焊时钎料流过钎焊接头处在母材上 所形成的薄的钎料覆盖层。(1)漫流原因工装夹具在钎焊温度时应有一定的弹性和钢 度，使焊缝联接处有合适的间隙，形成毛细现象 吸附住熔化钎料。工装装夹不紧，钎焊组件缝隙 太大就保持不住钎料，产生漫流缺陷。工装钢度 低，加热后热变形和重力作用引起钎焊组件联结 缝隙增大，不能形成钎料的毛细现象也导致钎料 漫流。真空钎焊是辐射传热，工装夹具的热容量大， 钎焊零件的升温速率小，在钎料的固液相温度=1

8、区间停留时间长，钎料低熔点组分挥发较多，同 时钎剂的作用时间也长，两者进一步破坏了液态 钎料的表面张力，过度改善了钎料对母材的润湿 性。装炉量大，升降温速率小，保温时间长等和 工装夹具热容量大一样，钎料在液态停留时间 长，降温速率慢相当于延长了钎料液态的保温时 间，也会产生漫流。钎剂的作用是还原表面的氧 化膜、降低液态钎料的表面张力，改善钎料对母 材的润湿性。钎剂使用量大，钎料对母材的润湿 性太好而导致钎料漫流。保温温度高，液态钎料 的表面张力小，钎剂降低表面张力的作用增强等 这些因素综合作用的结果引起钎料漫流。工件在 钎料的固一液相温度区间停留时间长而导致漫 流。(2)消除措施=1可以增大工

9、装装夹力，缩小钎焊组件连接缝 隙。提高工装夹具钢度，保证热状态时连接缝隙 不变大。镂空减轻工装重量或者用石墨代替部分 钢材，以减少工装的热容量。减少钎剂用量，在 连续钎焊时应逐炉减少钎剂用量。采用分阶段升 降温，在钎料固一液相温度区间快速升降温，缩短钎焊保温时间，降低钎焊保温温度，减少装炉 量。2 溶蚀溶蚀是母材表面被熔化的钎料熔解而形成的 凹陷。(1溶蚀原因钎料与钎焊母材不匹配，钎料与母材中的某 个组元形成低熔点相，降低了母材部分区域的固 相线温度。工装热容量大或装炉量大而导致零件 升温速率慢，在钎料固一液相温度区间停留时间 太长，在某个温度点钎料与母相中的某个组元络 合成低熔点的相而导致母

10、相合金部分区域熔点 降低而熔化。炉温不均匀，钎焊件局部温度太高, 钎焊温度太高导致经钎料扩散区域母材的低熔 点组分熔化。在钎料固一液相线区间升降温慢。钎焊保温时间太长。(2)消除措施解决措施一般是更换钎料牌号。或在接近钎 料熔点时快速升温，减少装炉量，减轻工装重量, 降低钎焊温度，缩短真空钎焊的保温时间。3 产品钎焊强度低(1)原因Ill钎焊保温时间短，某个组元向母材扩散时间 短。在钎料固一液相区间升温时间太长，钎料部 分组元挥发多。真空压强太高或真空炉泄漏率 大，加热时钎料或母材又部分氧化。氧化膜清除 不彻底。钎料或母材在碱洗时过腐蚀而改变了钎 料的组分。钎剂用量少，钎料的润湿性不好。（2消

11、除措施=1延长保温时间，使扩散充分完成。采用分区 间升温，在钎料固一液相区间快速升温，减少钎 料低熔点组元的挥发。降低真空压强，防止加热 时钎料或母材再度氧化。检查设备的压升率。增 加碱液浓度或温度，或延长碱蚀时间，彻底清除 氧化膜。降低碱液浓度或温度（一般控制在60 C），或缩短碱蚀时间，把钎料或母材分开碱洗, 防止碱洗时改变钎料的组分。增加钎剂用量，改 善钎料的润湿性。4漏焊漏焊是钎焊件对接处钎缝处无钎料或钎料熔 化流失而形成的未焊合的缝隙。原因钎料用量不够或连接缝隙大。钎焊升温速率 太大导致零件变形大使联结缝隙增大，形不成毛细现象。钎剂使用量大，钎料的润湿性太好导致 钎料流失或钎焊缝过宽

12、。在钎料固一液相线区间 升温速率慢，钎料低熔点组元的挥发多改变了钎 料组分，提高了余下部分钎料的熔点，降低了钎 料和母材间的相互扩散作用。装炉量大或工装设 计不合理。工装太重吸热量太大，而导致升温速 率慢。保温时间长或冷却速率慢等，钎料低熔点 组元的挥发多。钎料过腐蚀，改变了其成分进而 改变了熔点。(2)消除措施=1I=jl=l增加钎料用量，增大工装的夹紧力缩小连接 处缝隙。钎焊前增加钎焊组件的去应力退火工 序，或者分阶段升温并设置等温阶段，在500 C 以上快速升温。减少钎剂的使用量，连续钎焊时 应逐炉减少钎剂的使用量。减少装炉量，减轻工 装重量，用石墨取代部分不锈钢。缩短钎料碱腐 蚀时间，

13、或调整腐蚀工艺参数，钎料和母材的腐 蚀应分开进行。5针孔气孔)钎焊过程中熔化钎料中的气泡在凝固时形成 于表面的孔穴，小的称针孔，大的称气孔。(1)原因钎焊时真空度达不到要求，正常钎焊真空度 要求在2*x10-3Pa。钎焊炉内压力大，钎料中 的气泡逸出阻力大。钎料成分不对，低熔点高蒸 气压元素含量过高。(2)消除措施在接近钎料熔点处设定保温平台以降低钎焊 炉内压力。减少钎料中大蒸气压元素含量。6钎料不全熔钎料不全熔是一部分钎料组分熔化而剩下高 熔点的组分未熔，表观看就是钎料的表层熔化而 中间没有熔化的缺陷。原因产品装炉量大，或者工装太重热容量大，在 钎料固一液相线区间升温速率慢，在熔化过程 中,

14、在真空环境中，钎料的低熔点组分汽化过多, 改变了钎料的成分，使余下的钎料熔点升高而不 熔。(2)消除措施in分阶段升温，提高最后阶段的升温速率，在5 00 C设置等温段，消除工件温度的滞后以提高钎 料固一液相线区间升温速率，减少装炉量，减轻工装重量或更换部分不锈钢为石墨，减少工装的 热容量以提高工件的升温速率。7 钎焊件变形原因Ill升温速率大，释放应力过快或热应力过大， 冷却过快也使热应力过大。工装钢度不足或装夹 强度不足。(2)消除措施钎焊前增加钎焊组件的去应力退火；采用分 阶段升温，设置等温平台，在接近钎焊保温温度 时快速升温；分阶段控制降温，在钎料固相线温 度以下慢冷。提高工装钢度和装夹精度。8钎焊不透或透过距离不够钎焊时间过短，流速未达到。9通过以上的分析，应做好以下工作：(1) 所用原材料应确保产品质量，要从正规、专 业厂家购进；(2) 严格按照真空钎焊工艺程序进行备料、表 面清洗处理、组装、钎焊；(3) 要在实践中对真空的钎焊温度、保温时间、 真空度等钎焊工艺制度进行优化并严格控制；(4) 控制环境湿度或对产品进行预烘：按通用 烘干工艺对产品进行烘干，烘干转速 20050r/ min，烘干温度 20010C。