在真空炉钎焊中,该过程通常在高温下进行,范围一般为800°C (1472°F) 到1200°C (2192°F) 以上。精确的温度不是一个单一值,而是根据所使用的特定钎焊填充金属 (BFM) 和所连接的母材精心选择的。
核心原则是在真空中将组件加热到略高于填充金属熔点的温度,但要安全地低于零件本身的熔点。这使得填充金属能够液化并流入接头,而不会损坏组件。
温度如何驱动钎焊过程
真空钎焊中的温度不仅仅是热量设置;它是一个关键参数,能够实现冶金结合过程。它作为完整热循环的一部分被精确控制。
达到填充金属的液相线温度
加热的主要目标是将BFM加热到其液相线温度以上——即其完全熔化的点。
这种液态对于金属流动并形成适当的结合至关重要。不同的填充金属,如镍基合金或纯铜,具有不同的液相线温度,这决定了炉子的目标设置。
实现毛细作用
一旦熔化,高温确保填充金属具有非常低的粘度,使其极具流动性。
这种流动性使得BFM能够通过毛细作用被吸入母材之间的紧密间隙中,完全填充接头,以确保最大的强度和密封性。
创建清洁、无助焊剂的接头
在高温下执行此过程需要受控气氛。真空环境至关重要,因为它能去除氧气和其他气体,这些气体在这种高温下会迅速氧化金属表面。
通过防止氧化,熔化的填充金属可以正确地“润湿”并与母材结合,而无需化学助焊剂,从而形成异常清洁和坚固的接头。
决定钎焊温度的关键因素
真空钎焊的宽泛温度范围之所以存在,是因为理想的设置是几个相互依赖因素的平衡。
钎焊填充金属 (BFM)
这是最重要的因素。纯铜BFM需要略高于其熔点1083°C (1981°F) 的温度,而专用镍基BFM可能需要超过1150°C (2100°F) 的温度。
母材
所选温度不得损坏被连接的零件。热曲线被设计成远低于母材的熔点,以防止下垂、变形或对其冶金性能造成不必要的改变。
热循环曲线
该过程不仅仅涉及峰值温度。它包括受控的加热速率、在钎焊温度下的保温时间(通常约为10分钟)以确保完全熔化和流动,以及精心管理的冷却速率以防止热应力和开裂。
理解权衡
选择错误的温度可能导致接头完全失效。该过程的成功窗口很窄。
过热的风险
如果温度过高,可能导致液态BFM对母材的侵蚀,使组件几何形状变形,或引发不希望的晶粒长大,从而削弱最终组件。
欠热的后果
如果温度过低或保温时间过短,填充金属将无法完全液化。这将导致流动不良,产生空隙和不完全结合,从而形成在应力下可能失效的弱接头。
为您的目标做出正确选择
正确的温度始终由工作的具体要求决定。
- 如果您的主要重点是连接高性能超级合金:您可能会使用高温镍基BFM,需要在钎焊范围的上限进行精确的炉温控制。
- 如果您的主要重点是经济高效、高导电性的接头:您可能会使用纯铜作为BFM,将工艺温度设置在略高于1083°C。
- 如果您的主要重点是精密零件的尺寸稳定性:您的目标将是选择熔点尽可能低的BFM,同时仍满足性能标准,从而最大限度地减少组件的热负荷。
最终,正确的钎焊温度是一个精心设计的参数,而不是一个通用设置,旨在保证最终组件的完整性和性能。
总结表:
| 因素 | 典型温度范围/关键点 |
|---|---|
| 整体工艺范围 | 800°C (1472°F) 到 >1200°C (2192°F) |
| 关键决定因素 | 钎焊填充金属 (BFM) 液相线温度 |
| 示例:纯铜BFM | ~1083°C (1981°F) |
| 示例:镍基BFM | >1150°C (2100°F) |
| 关键限制 | 必须低于母材的熔点 |
| 典型保温时间 | 峰值温度下约10分钟 |
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