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。
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—液相温度区间停留时间长而导致漫流。
(2)消除措施可以增大工装装夹力,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—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)消除措施延长保温时间,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。
(1)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。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℃以上快速升温。减少钎剂的使用量.