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真空钎焊炉技术

真空钎焊炉技术

大多数通常在真空炉中钎焊的贱金属具有天然氧化物“涂层”,可以抑制钎料的流动。 相反,含有大量活性元素(如铝和钛)的合金在高温下往往会形成氧化物,从而阻碍钎料金属的流动。许多镍基高温合金都属于这一类,问题的严重程度取决于合金成分。这些材料应在 2 x 10-4 托或更高的高真空度下进行钎焊。有几种可靠的技术可以提高难钎焊材料的钎焊性。这些包括连接表面的刷镀镍、化学蚀刻技术从连接表面的浅层去除铝和钛,以及使用具有自熔特性的特殊侵蚀性钎焊填充金属。铁、镍等活性较低的金属的氧化物,并且钴在低压和高温下倾向于解离(分解)。因此,300 和 400 系列不锈钢、碳钢和许多工具钢等合金可以在相对较高的压力(1 至 50 微米)的真空中成功钎焊。

真空钎焊炉

准备进行钎焊的电接触器。

钛和锆基合金可以使用特殊配方的钎料进行真空钎焊炉。由于它们容易被少量的氧气或水分污染,因此这些合金必须在干净的炉子中以高真空度进行钎焊。铝及其许多合金也可以在真空中钎焊。但是,铝合金通常在专为在低于 650oC (1200oF) 的温度下实现大温度均匀性而设计的专用炉中进行钎焊。许多铝合金在钎焊过程中释放的镁会迅速污染熔炉设备和随后在更高温度下加工的负载。由于这些原因,强烈建议铝的真空钎焊炉仅在专用炉中进行。

真空钎焊炉

只要考虑到热膨胀的差异,异种金属的真空钎焊炉就很容易实现。如果具有高热膨胀系数的贱金属部件包围具有较低热膨胀系数的部件,则在室温下满足毛细管流动的接头间隙可能在钎焊温度下变得过大。反过来也可能发生,在钎焊温度下收紧接头可防止合金流入。所有涉及异种金属的“塞环”型接头都应进行热膨胀计算。对于复杂的配置,可能还需要进行预生产试验以确定适当的接头间隙。钎焊涉及通过将一层薄薄的填充金属熔化到它们之间的空间中来连接两个或多个贱金属部件。 结合是由少量贱金属溶解到填充金属中产生的紧密接触产生的,而不会使贱金属熔化。钎焊与焊接不同,焊接是通过母材熔化形成接头。钎焊类似于焊接,但根据定义,是在更高的温度下进行的。在钎焊中,填充金属可以作为箔片放置在接头内,或以糊状或线材的形式放置在接头上。接头间隙必须非常小心地控制,通常不超过 0.12 毫米(0.005 英寸)。毛细作用将熔化的填充金属吸入接头并将其保持在那里。必须设计贱金属部件以增强毛细管作用。钎焊是一种非常适合真空加热方法的工艺。

真空钎焊炉

在为特定应用选择钎料金属或钎料合金时,必须考虑几个因素。母材和钎焊合金的熔点可能是重要的。纯金属在单一温度下从固态转变为液态(熔化)。然而,许多金属材料是通过添加其他元素来合金化的,以产生某些所需的特性。大多数合金不是在单一温度下完全熔化,而是在一个温度范围内熔化。它们开始熔化的温度称为固相线温度。它们完全熔化的温度称为液相线温度。而在固相线和液相线之间的熔化范围内的温度下,固相和液相都存在。在选择钎焊合金时,重要的是要确保钎焊合金的熔化范围不与母材的熔化范围重叠。一般而言,母材的固相线应至少比钎焊合金的液相线高 55oC (100oF)。对于打算在高温下使用的不锈钢和材料的钎焊,有多种符合这些标准的市售钎焊合金。一些组合物设计为具有窄的熔化范围,以便于在接头间隙得到充分控制的应用中使用。其他的具有更宽的熔化范围,可用于填充大的接头间隙。对于打算在高温下使用的不锈钢和材料的钎焊,有多种符合这些标准的市售钎焊合金。一些组合物设计为具有窄的熔化范围,以便于在接头间隙得到充分控制的应用中使用。其他的具有更宽的熔化范围,可用于填充大的接头间隙。对于打算在高温下使用的不锈钢和材料的钎焊,有多种符合这些标准的市售钎焊合金。一些组合物设计为具有窄的熔化范围,以便于在接头间隙得到充分控制的应用中使用。其他的具有更宽的熔化范围,可用于填充大的接头间隙。

真空钎焊炉

还必须考虑钎焊合金与母材的相容性。钎焊合金和母材之间几乎总是存在某种相互作用,其程度因成分和热循环而异。在某些条件下,熔化的钎焊合金会溶解贱金属,从而产生一种称为侵蚀的不良情况。钎焊合金的成分也会扩散到母材中,导致母材性能发生变化,例如脆化。如果基底金属很薄,这可能会特别具有破坏性。当母材可能发生过度溶解时,应在尽可能短的时间内在尽可能低的温度下进行钎焊。应存在足够的钎焊合金以完全填充接头,但应避免过量。含有大量挥发性元素的钎焊合金可能需要在氢气或氩气等气体分压下进行钎焊。铜基钎焊合金和那些含有锌、镉和锰作为熔点抑制剂的合金是典型的例子。一些银基甚至镍基钎焊合金也需要使用分压来防止关键合金元素的蒸发。选择钎焊合金时,重要的是要考虑将合金引入接头的方式以及它的市售形式。可延展金属,例如铜、银和金基钎焊合金,可以采用线材、垫片、片材和粉末的形式。在组装要钎焊的部件期间,可以将垫片和薄板直接预先放置在接头中。镍基钎焊合金很脆,通常以粉末形式提供。这些可以与粘合剂混合以形成易于涂抹在接头上的糊状物


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