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真空釬焊加工技術

时间:2023-07-27     【原创】

大多數(shù)在真空爐通常真空釬焊加工的賤金屬都有天然氧化物“涂層”,可以抑制釬料金屬的流動。 相反,含有大量活性元素(如鋁和鈦)的合金在高溫下往往會形成氧化物,從而阻礙釬料金屬的流動。許多鎳基高溫合金屬于這一類,問題的嚴重程度因合金成分而異。這些材料應在 2 x 10-4 托或更高的高真空水平下進行釬焊。有幾種可靠的技術可以提高難釬焊材料的釬焊性。其中包括接頭表面的刷鍍鎳、化學蝕刻技術以從接頭表面的淺層去除鋁和鈦,以及使用具有自熔特性的特殊腐蝕性釬焊填充金屬。低活性金屬的氧化物,如鐵、鎳、鈷在低壓和高溫下容易解離(分解)。因此,合金如 300 和 400 系列不銹鋼、碳鋼和許多工具鋼可以在相對高壓(1 到 50 微米)的真空中成功釬焊。鈦和鋯基合金可以使用特殊配方的釬焊技術填充金屬進行真空釬焊加工。由于即使是少量的氧氣或水分也容易污染這些合金,因此必須在干凈的熔爐中以高真空水平進行釬焊。鋁及其許多合金也可以在真空中釬焊。然而,鋁合金通常在專用熔爐中進行釬焊,該熔爐設計用于在低于 650oC (1200oF) 的溫度下實現(xiàn)大溫度均勻性。在許多鋁合金的釬焊過程中,鎂的釋氣會迅速污染熔爐設備和隨后在更高溫度下處理的負載。由于這些原因,強烈建議僅在專用熔爐中進行鋁的真空釬焊加工。

真空釬焊加工

如果考慮到熱膨脹的差異,則可以很容易地完成不同金屬的真空釬焊。如果具有高熱膨脹系數(shù)的母材金屬部件圍繞著具有較低熱膨脹系數(shù)的部件,則在室溫下滿足毛細流動要求的接頭間隙在釬焊溫度下可能會變得太大。相反的情況也可能發(fā)生,在釬焊溫度下擰緊接頭會阻止合金在其中流動。應該對所有涉及不同金屬的“塞環(huán)”型接頭進行熱膨脹計算。對于復雜的配置,可能還需要進行生產(chǎn)前試驗以確定適當?shù)慕宇^間隙。釬焊涉及通過將一層薄薄的填充金屬熔化到它們之間的空間中來連接兩個或多個賤金屬部件。 鍵合是由于少量賤金屬溶解到填充金屬中而產(chǎn)生的緊密接觸,而不會使賤金屬熔化。真空釬焊加工與焊接不同,焊接是通過母材熔化形成接頭。釬焊類似于焊接,但根據(jù)定義,是在更高的溫度下進行的。在釬焊中,填充金屬可以作為箔片放置在接頭內(nèi),或者以焊膏或金屬絲的形式放置在接頭上。必須非常小心地控制接頭間隙,通常不超過 0.12 毫米(0.005 英寸)。毛細作用將熔化的填充金屬吸入接頭并將其固定在那里。必須設計賤金屬部件以增強毛細作用。釬焊是一種非常適合真空加熱方法的工藝。在為特定應用選擇釬焊填充金屬或釬焊合金時,必須考慮幾個因素。賤金屬和釬焊合金的熔點可能是最重要的。純金屬在單一溫度下從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)(熔體)。然而,許多金屬材料通過添加其他元素來合金化以產(chǎn)生某些所需的特性。大多數(shù)合金不是在單一溫度下完全熔化,而是在一個溫度范圍內(nèi)熔化。它們開始熔化的溫度稱為固相線溫度。它們完全熔化的溫度稱為液相線溫度。而在固相線和液相線之間的熔點范圍內(nèi)的溫度下,固相和液相都存在。

真空釬焊加工

選擇真空釬焊加時,重要的是要確保釬焊合金的熔化范圍不與母材的熔化范圍重疊。作為一般規(guī)則,賤金屬的固相線應至少比釬焊合金的液相線高 55oC (100oF)。對于打算在高溫下使用的不銹鋼和材料的真空釬焊加工,有多種符合這些標準的市售釬焊合金。一些組合物設計為具有窄的熔化范圍,以便在接頭間隙得到充分控制的應用中易于使用。其他的具有更寬的熔化范圍,可用于填充大的接頭間隙。對于打算在高溫下使用的不銹鋼和材料的釬焊,有多種符合這些標準的市售釬焊合金。一些組合物設計為具有窄的熔化范圍,以便在接頭間隙得到充分控制的應用中易于使用。其他的具有更寬的熔化范圍,可用于填充大的接頭間隙。對于打算在高溫下使用的不銹鋼和材料的釬焊,有多種符合這些標準的市售釬焊合金。一些組合物設計為具有窄的熔化范圍,以便在接頭間隙得到充分控制的應用中易于使用。其他的具有更寬的熔化范圍,可用于填充大的接頭間隙。還必須考慮釬焊合金與母材的相容性。釬焊合金和母材之間幾乎總是存在一些相互作用,其程度取決于成分和熱循環(huán)。在某些條件下,熔融釬焊合金會溶解賤金屬,從而產(chǎn)生一種稱為腐蝕的不良條件。釬焊合金的成分也可以擴散到基體金屬中,導致基體金屬特性發(fā)生變化,例如脆化。如果基底金屬很薄,這可能會特別有害。無論何時可能發(fā)生過度的賤金屬溶解,釬焊應在盡可能短的時間和盡可能低的溫度下進行。應存在足夠的釬焊合金以完全填充接頭,但應避免過量。


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