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第一篇真空钎焊:真空钎焊技术的应用
真空钎焊技术的应用
时间:2008-10-27 来源:真空技术网整理 编辑:剑气书生
一、前 言
真空钎焊技术从四十年代开始至今，已成为一种极有发展前途的焊接技术。最早出现在电子工业上钎焊铜和不锈钢
的零件，后来又应用到航空工业、原子能工业，在1959年开始应用到制造不锈钢的板翅式换热器上。现在，被广泛应用于空气分离设备、石油化工设备、工程机
械、车、船和家电等工业部门的板翅式换热器和冷却器中。
由于真空钎焊技术具有无可比拟的优点，所以在世界工业发达国家得到迅速的发展和广泛的应用。
二、真空钎焊的优点
1．真空钎焊，因不用钎剂，显著提高了产品的抗腐蚀性，免除了各种污染，无公害的处理设备费，有好的安全生产条件；
2．真空钎焊不仅节省大量价格昂贵的金属钎剂，而且又不需要复杂的焊剂清洗工序，降低了生产成本；
3．真空钎焊钎料的湿润性和流动性良好，可以焊更复杂和狭小通道的器件，真空钎焊提高了产品的成品率，获得坚固的清洁的工作面；
4．与其它方法相比，炉子的内部结构及夹具等寿命长，可降低炉子的维修费用；
5．适于真空钎焊的材料很多，如：铝、铝合金、铜、铜合金，不锈钢、合金钢、低碳钢、钛、镍、因康镍(Inconei)等都可以在真空电炉中钎焊，设计者根据钎焊器件的用途确定所需的材料，其中铝和铝合金应用得最广泛。
三、真空钎焊的应用
1. 真空钎焊在航空发动机上的应用
国外，美国普·惠公司的JT9D发动机蜂窝封严环，由环件和蜂窝夹芯用真空钎焊制成；该发动机燃油总管由主
管和多个支管、喷咀用真空钎焊组成；此机发动机不锈钢热交换器由300多根不锈钢管、隔板、壳体用真空钎焊组成；JT8D发动机12、13级压气机静子环
由内外环和几十个叶片用真空钎焊制成。美国GE的发动机机匣由240多个0.25～0.7mm厚的因康镍合金零件分三次阶梯真空钎焊而成。国内，沈阳黎明
发动机公司、成都发动机公司分别真空钎焊静子环，用于海军飞机上；成都发动机公司真空钎焊燃油总管，并通过发动机试车。
真空钎焊电炉是航空发动机制造中的主要钎焊设备，美国已有200多台真空钎焊炉。国内，黎明发动机制造公
司、成都发动机公司、北京航空工艺研究所在70年代分别研制出中型单室的真空钎焊电炉。北京航空工艺研究所在1964年与天津电炉厂合作研制出半连续式真
空钎焊炉，西安航发动机公司引进伊普森公司卧式真空电炉(炉膛尺寸910×610×610mm)，北京民航Ameco公司引进伊普森公司钟罩式真空钎焊电
炉(炉膛尺寸髟2300×1300mm)，进口的炉子皆为微机控温、程序自动控制。现在，沈阳真空技术研究所、北京航空工艺研究所、沈阳市真空应用研究所
等单位都研制了能够微机控温、按程序自动控制的大型高温真空钎焊电炉。
2. 真空钎焊在工程机械上的应用
真空钎焊中小钎头就是一个实例，中小钎头广泛地应用于冶金、地质、煤碳、水利、铁路、军工等建设事业上。据统计1978年，全国消耗中小钎头约1万只，而现在的用量就更大，在国民经济建设中发挥了重要作用。
西北矿冶研究所1978年开始研制真空钎焊中小钎头，1980年通过冶金部作的技术鉴定，80年代已具有年
产十万只中小钎头的生产线，产品供应全国上百家矿山使用。该所生产的钎头还先后在大庙铁矿、湘东钨矿、南京梅山铁矿、红透山铜矿、华铜铜矿等地进行了数十
次试验。钻凿了不同类型的矿岩，经受了坚硬的花岗岩、难钻凿的角岩以及坚硬磨蚀性强的块状磁铁矿夹矽卡岩等考验。φ42mm的十字形钎头与瑞典同类型钎头
在现场进行钻凿花岗岩的对比试验，平均使用寿命超过100m，达到了瑞典钎头的水平，据调查，使用寿命提高了1至1.5倍，给用户带来了显著的经济效益。
3．真空钎焊在车、船上的应用
真空钎焊的板翅式机油冷却器就用于车、船上。板翅式机油冷却器具有传热效率高、结构紧凑、重量轻等特点，是当今柴油机冷却器的更新换代产品，已广泛应用于汽车、拖拉机、船用柴油机等领域中。
我国生产这类板翅式机油冷却器的厂家为数不多，并均采用银铜合金焊接，每台需耗费白银150克，而采用无银铜真空钎焊工艺制成的冷却器，不仅为国家节约了大量贵重的银，又气密性好，钎焊的产品经10kg·f／cm2的气压试验，无漏气和渗漏现象，清洁度高，表面光泽良好，在柴油机上使用，其传热性能达到机械工业部颁布的t·柴油机板翅式水冷机油冷却器”的规定指标，在水中浸泡115小时，表面无锈斑腐蚀，并大大降低了生产成本。
1984年捷克从英国引进小型连续真空钎焊电炉生产司克达载重卡车上的铲敬热器，年产量在1万台以上。美国福特汽车公司于1971年开始采用真钎焊工艺，生产铝制散热器芯部。
1984年生产的汽车散热器中，铝制的占20％，后来对下属的两家工厂生产铝散热器生产线进行技术改造，估计经过技术改造后1985年可达300万台。福
特公司之所以要对生产线进行技术改造，是因为铝散热器重量轻，并且热交换性能好。因此，福特汽车公司所制造的客车、轻型卡车、带蓬载重汽车中，使用铝制散
热器的量占90％至95％。
日本古河铝工业公司开发了一种适于真空钎焊汽车热交换器散热片用的新型合金(CF系列)，并已大量生产，这
种CF系列新合金是在铝、锌、锰中添加0.2～0.3％的钙组成的合金。可作为热交热器的散热片用，新合金提高了耐腐蚀性和使用寿命。据息，汽车热交换器
用铝材，欧洲占80％～90％，美国占50%，日本占15%。因此，日本古河铝工业公司才推出CF系列新型铝合金，无疑将对日本汽车热交器的铝材化必起促
进作用。
现在，一台轿车上用真空钎焊的部件就有20多处，可见真空钎焊技术作用之大、效果之好、应用之广。
4．真空钎焊在空气分离设备上的应用空气分离设备上用的板翅式换热器主要用于氧气、氮气、氩气和稀有气体的
制取。过去主要是用盐浴浸渍钎焊制造板翅式换热器，这种工艺技术，不仅能耗大，工艺过程复杂，还腐蚀性强，对环境污染严重，生产成本高，产品寿命低。真空
钎焊比盐浴钎焊具有诸多的优点，所以发展趋势是真空钎焊将取代盐溶钎焊。
1991年杭州制氧机厂引进美国斯图尔特·沃纳公司的大型真空钎焊炉和铝制板翅式换热器的设计制造技术，可钎接的换热器为1200×1200×6000mm，工作压力最高可达8.4MPa。
杭州制氧机厂的第一台真空钎焊透平氧压机叶轮，在14500、16000、18060r／min三档转速下试验，分别进行超速三分钟试验，只有钎焊质量差的一条叶片发现脱缝，其余部分均尚好，整个叶轮仍完好无损。
真空钎焊叶轮的成功，大大提高了该厂窄流道叶轮制造精度，因而不仅保证了设计性能指标，又降低了制造成本，同时还缩短了生产周期。真空钎焊叶轮制造技术的实破，对推动我国空分设备行业的技术进步将起着重要作用。
由于真空钎焊具有许多优点，英国马尔斯顿公司在1983年底已关闭了盐浴钎焊炉，而采用英国康萨克公司生产的FVB-114-120-240大型真空钎焊炉生产低温换热器。
5．真空钎焊板翅式换热器在石油化工上的应用
在石油化工上广泛应用真空钎焊制造地板翅式换热器，例如：(1)石油化学炼厂气体回收；(2)天燃气、焦炉
气的分离和回收；(3)天燃气、石油气的液化。由于板翅式换热器具有处理量大，分离效果好，能耗低，纯度高等优点。所以，世界各国都十分重视真空钎焊板翅
式换热器技术的发展。
6．真空钎焊技术在其它方面的应用
真空钎焊技术用于机车散热器、压缩机中冷器，氟里昂和烷、烯烃类致冷系统，挖掘机油冷却器、燃气轮机回热器，大功率变压器散热器，以及家用电器的应用，如真空钎焊家用空调机和各种电暖器的换热器芯条。
第二篇真空钎焊:真空钎焊工艺及要点
真空钎焊工艺及要点
1 焊前清理及装配
铝及铝合金暴露在空气中会很快形成一种黏着力强且耐热的Al2O3氧化膜。该氧化物薄膜很容易吸
收水分，不仅妨碍钎缝的良好结合，而且还是生成气孔和夹渣的根源。为了保证钎焊质量，焊前应采取严格的清理措施，彻底清除母材和钎料表面的氧化膜和油污。
化学清洗工艺为：首先，用w（NaOH）10％的溶液浸蚀铝材15min、钎料10min，溶液温度应为40～60℃；其次，在硝酸＋氢氟酸溶液中浸蚀铝
材10min、钎料5min；溶液配比为W(HNO3)58％～62％的溶液15L，w(HF)48％的溶液0.6L。在进行化学
清洗过程中，加热温度与溶液浓度不能过高，否则化学反应过分剧烈会在试样表面形成一层白色薄膜，影响焊接质量。化学清洗后，试样上残留的溶液必须用水冲洗
干净，否则会造成局部点状腐蚀，降低焊件的使用寿命。母材和钎料经过清理后最好能及时钎焊，否则在存放过程中又会重新生成氧化膜，所以应尽量缩短清理完毕
到焊前的时间间隔，最多不要超过12h，否则需要重新清理。
钎焊接头的合理装配对于保证良好的钎焊工艺性及铝铜钎焊接头的使用性能具有重要影响。试验中采用铝铜板对接接头形式，母材及钎料从下到上的放置顺序为铝板→片状钎料→铜板，铝铜真空钎焊接头的装配示意图如图1所示。
通过采用垫片（垫片厚度为7.3～7.4mm）来控制铝铜钎缝的间隙，使钎缝间隙保持0.2～0.3mm之间，在此间隙值范围内，铝铜钎焊接头
具有最大的结合强度。这是由于0.2～0.3mm的间隙值范围保证了钎料充分而致密地填缝，母材对钎料良好的合金化作用以及母材对钎缝合金层足够支撑作
用。间隙过大或过小都将影响钎缝的致密性及接头强度。间隙过小时钎料填缝变得困难，间隙内的气体较难排出，容易造成未钎透、气孔等缺陷。间隙过大时毛细作
用减弱，也使钎料不能填满间隙，母材对钎料中心区的合金化作用消失，钎缝结晶生成柱状组织和枝晶偏析以及母材对钎缝合金层的支撑作用减弱〔6〕。
2 钎焊工艺要点
铝铜真空钎焊的主要工艺参数包括钎焊加热温度、升温速度、保温时间和真空度。钎焊加热温度应当高于钎料熔点而低于母材熔点，以减小液态钎料的表
面张力，改善润湿和填缝能力，并使钎料与母材能充分相互作用，有利于提高铝铜接头强度。由于真空炉采用辐射方式加热，导致炉温和工件的温度并不完全一致，
因此控制升温速度对铝铜钎焊接头的质量很重要。保温时间决定了铝铜钎焊接头的结合强度，保温时间过短，钎料未完全熔化，与母材的结合不充分，导致接头强度
下降；保温时间过长，钎料过度熔化，造成母材与钎料的过度反应（甚至是母材之间直接发生反应）而产生溶蚀。合理的保温时间应使钎料表面层微熔，能与母材结
合即可。真空度是铝铜真空钎焊工艺中最重要也是最难控制的工艺参数，要得到高质量的铝铜钎焊接头，很大程度上取决于真空度的大小。实际生产中，若真空钎焊
设备较长时间没有使用过，应让真空炉运行数小时后再使用；批量生产时，2次使用的时间间隔应该尽量短，这样可以保证真空炉内的真空度较快地达到要求。
采用铝硅镁（Al-Si-Mg）钎料真空钎焊铝铜异种有色金属的工艺要点为：钎焊加热温度590～615℃；升温速度要快些，约15～20℃/min；保温时间不超过5min；真空度应维持在1×10-3Pa以上。
第三篇真空钎焊:真空钎焊工艺几个重要参数,深圳汉津科技
真空钎焊工艺几个重要参数
来源：本站编辑 发布日期：2011-6-21 阅读次数：282 次
真空钎焊工艺过程中，钎焊温度和保温时间是最重要的工艺参数，直接影响到钎料的熔化和填缝效果，以及母材与钎料的相互作用程度、母材的组织与性能，从而决
定钎焊质量的高低。另外，升温速度和降温速度也是重要的工艺参数，它们对接头质量也有不可忽视的影响。真空和保护气氛钎焊时，还需同时考虑真空度、气体纯
度、气体分压等因素的影响。
(1)钎焊温度
钎焊温度是最主要的工艺参数，确定钎焊温度的重要依据是所选钎料的熔点和所钎焊母材的热处理制度。钎焊温度应适当高于钎料的熔化温度，以减少液态钎料的表
面张力，改善润湿和填缝，并使钎料与母材充分相互作用，提高接头的强度。同时适当高于钎料的熔化温度并留出足够的温度空间，还可以避免因设备温度控制不准
确、工件温度不均匀可能引起的钎料熔化不良缺陷。但钎焊温度过高是有害的，它可能引起钎料中高蒸气压元素的挥发，母材晶粒的长大或过烧，以及钎料与母材的
过分作用而导致的溶蚀、脆性化合物层及晶间渗入等问题，使接头性能下降，并可能严重削弱母材的性能。
一般来讲，钎焊温度应比钎料的液相线温度高20~60℃，但是对于不同的钎料，需高出钎料本身液相线的温度范围是不同的，有时甚至需要在低于钎料的液相线温度下进行钎
焊。对于与母材相互作用强的钎料，由于填缝过程中其成分会发生很大的变化
而形成新的合金，这时钎焊温度的确定应以钎缝中形成的新的合金的熔点为依据。对于熔化温度范围宽的钎料，由于在固相线温度以上已有液相存在，并具有一定的
流动性，因而选定的钎焊温度也可低于钎料的液相线温度。对于共晶反应钎焊，钎焊温度只需在共晶反应温度稍稍偏上即可。
考虑到钎焊热循环对母材性能的影响，钎焊温度选择时必须考虑对母材性能的影响，钎焊须在母材发生强烈晶粒长大或过烧的温度以下进行。钎焊温度的制定还需与
钎焊后的热处理制度相协调。例如，钎焊温度可以选择与材料固溶处理温度一致的温度，甚至可以采用钎焊—热处理一体化工艺，钎焊保温完毕后直接按热处理要求
冷却，在一个热循环内同时完成钎焊和热处理工艺。在钎焊后进行热处理时，采用的热处理温度最好不要使钎料发生重熔。
(2)保温时间
钎焊保温时间也是钎焊过程中的重要参数，一定的保温时间是完成钎焊过程中钎料与母材相互作用、形成牢固结合所必需的。保温时间的延长可能使接头的强度提高，但有时会使接头性能严重降低。
保温时间确定的主要依据是钎料与母材的相互作用特性。当母材与钎料的相互作用会发生强烈溶蚀、晶间渗入及形成脆性相增多时，应尽量缩短钎焊保温时间。反
之，当钎料与母材的相互匆‘散作用有利于消除钎缝中脆性相和低熔共晶时，应适当延长保温时间，必要时可以大幅度延长保温时间进行扩散处理，以提高接头的性
能。
保温时间确定还需考虑工件的尺寸、结构及装炉量的影响。为保证需钎焊的零件各处均能达到所需的钎焊温度，大而厚的零件比薄而小的零件保温时间长，装炉量多
时比装炉量少时保温时间长。保温时间还与采用的测温方式、热电偶的放置位置等因素有关，操作时应综合考虑。炉中钎焊时需保证焊件的到温和足够的钎缝完成时
间，在焊件不太大和装炉量不太多时，一般的钎焊保温时间为5—30min。应当指出，钎焊保温时间与钎焊温度不应相互孤立地确定，它们之间存在着一定的补
偿关系，‘可以在一定的范围内相互补偿，具体选择时，还应通过试验确定。
(3)升降温速度
升温速度和降温速度对钎焊质量也有一定的影响。升温速度过快会使焊件温度分布不均匀，从而诱发变形、错位及内应力的产生，升温速度过快还会造成粉状钎料脱
落；升温速度过慢又会促进母材晶粒长大、钎料组元挥发、钎剂失效和溶蚀等有害过程的发生。因此在保证均温的前提下，应尽量提高升温速度。具体确定升温速度
时应根据所选用的工艺、设备特性、焊件尺寸以及钎料的特性等因素综合考虑。对于厚大件及导热性较差的工件，应采用较慢的升温速度，有时为使温度均匀化，应
在适当的温度采取保温均温的工艺措施，等温度均匀后再继续升温。对于母材活性较强、钎料含有易挥发组元以及母材、钎料和钎剂间存在有害反应的情况，应采用
尽量快的升温速度。
焊件的冷却降温是在钎缝形成后进行的，但降温速度对钎焊质量往往也有明显影响。降温速度过慢，可能引起母材的晶粒长大、强化相的析出或残余奥氏体的出现
等，影响基体材料的性能；降温速度过快，可能使工件冷却不均匀，形成热应力和变形，有时会出现钎缝开裂现象。因此，具体确定降温速度时也需根据所钎焊的母
材、钎料特性，焊件尺寸和结构特性，以及焊接的热处理制度、生产效率要求等因素加以综合考虑。
(4)真空度及工作气氛
对于真空钎焊、保护气氛中钎焊等工艺，真空度和工作气氛情况也是钎焊热循环中应考虑的工艺参数。
真空度的确定应考虑在所采用的工艺条件下，能够对母材和钎料形成良好的保护，同时能够去除或破坏氧化膜，保证钎料润湿铺展过程的产生，同时还需考虑钎焊过程中母材及钎料中元素挥发因素的影响以及采用的设备条件等因素。一般来说l X10—2h的真度
可以满足大多数合金的钎焊要求，但对于一些活泼易氧化合金，例如钎焊铝合
金或者含有Ti、Zr、Hf、Al等元素的合金，以及使用含有这些活性元素钎料时往往需要更高的真空度；而对于含有Cu、Mn等在钎焊温度下蒸气压较高的
母材或钎料钎焊时应采用较低的真空度或采取充人一定分压惰性气体的工艺措施。由于真空中主要为辐射加热，多层结构不利于零件的传热和均温，有时为了升温均
匀需通人一定分压的惰性气体以增强升温过程中的热传导作用。
真空钎焊时，由于工装及工件表面污物和氧化膜的存在，以及设备、工装和工件的表面吸附和黏结剂的使用等因素，在钎焊加热过程中总伴随着气体释放，从而影响
钎焊过程中的真空度。因此在确定升温时应考虑真空度的影响，在工件放气强烈的温度范围应采取保温或缓升的工艺措施，在装炉量较大时也应采取缓升的措施，以
保证升温过程必要的真空度。
惰性气体保护时，惰性气体的流量应保证良好的驱气效果和工件、钎料的良好的保护状态，在保证保护效果的前提下，应采用相对较小的气流量。
