真空擴(kuò)散焊接是在真空狀態(tài)下對(duì)結(jié)構(gòu)物進(jìn)行加熱保溫，使釬料在適當(dāng)?shù)臏囟群蜁r(shí)間范圍內(nèi)熔融，在毛細(xì)力作用下與固體金屬充分浸潤(rùn)、溶解、擴(kuò)散、焊接，從而達(dá)到焊接目的的先進(jìn)焊接方法。真空擴(kuò)散焊接加工原理圖講解圖片視頻

真空擴(kuò)散焊接的突出優(yōu)點(diǎn)是連接不同的金屬，在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的同時(shí)可以焊接，焊后焊接頭光澤致密，變形小，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐腐蝕性。

1、釬料層厚

釬料層厚度過(guò)薄容易造成焊接強(qiáng)度低、焊接不完整、耐壓不達(dá)標(biāo)等焊接缺陷，過(guò)厚會(huì)導(dǎo)致芯層合金厚度過(guò)薄、耐壓不達(dá)標(biāo)甚至發(fā)生熔融腐蝕現(xiàn)象引起泄漏。因此，釬料層厚度及其均勻性是衡量其質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是影響釬焊質(zhì)量的重要因素之一。

2、其他質(zhì)量要求

內(nèi)在缺陷，如芯層合金氣孔、夾渣、與釬料層焊接不良等，外在缺陷除表面處理不潔外，還有加工中的磕碰、劃傷，其深度超過(guò)釬料層厚度時(shí)，直接破壞金屬的連續(xù)性，導(dǎo)致耐壓能力下降。

3、真空擴(kuò)散焊接工藝制度

在真空擴(kuò)散焊接爐中，工件主要通過(guò)熱輻射加熱。輻射傳熱有其特有的規(guī)律，即斯蒂芬玻耳茲曼定律：性質(zhì)：1879年J.斯蒂芬通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得黑體總釋放能力與溫度的關(guān)系規(guī)律。1884年L.玻爾茲曼也被熱力學(xué)定律證實(shí)。根據(jù)法則，黑體的總發(fā)光能力E0（T）與黑體熱力學(xué)溫度T的四次方成比例，即E0（T）＝σT4、式中σ史蒂芬·博爾茨曼常數(shù)。該數(shù)值由以下公式給出：

σ=5.672×10-8。式中K是玻耳茲曼常數(shù)，A是普朗克常數(shù)，c是真空中的光速。在上述說(shuō)明中，在高溫時(shí)即使是小的溫度差也需要高的熱能傳導(dǎo)，即真空加熱溫度越高，需要傳輸?shù)臒嵩酱蟆Ｍ瑯忧闆r下，說(shuō)明真空爐內(nèi)的升溫速度比其他加熱方式慢得多。真空加熱所需的時(shí)間約為空氣爐的3倍，鹽浴爐的6倍。因此，在制定真空擴(kuò)散焊接爐加熱工藝制度時(shí)，不能照搬空氣爐、鹽浴爐、氣氛爐的加熱工藝制度。上式同時(shí)說(shuō)明：在真空擴(kuò)散焊接過(guò)程中，應(yīng)盡可能緩慢加熱，使釬焊產(chǎn)品內(nèi)外溫度一致，否則直接影響釬焊質(zhì)量。

工業(yè)化生產(chǎn)中的預(yù)熱恒溫、保溫、蓄能恒溫、保溫、釬焊恒溫、保溫及停電降溫是能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的、提高生產(chǎn)效率的有效工藝，其中真空擴(kuò)散焊接溫度及保溫時(shí)間是影響釬焊質(zhì)量的關(guān)鍵。

（1）真空擴(kuò)散焊接溫度：真空擴(kuò)散焊接加工原理圖講解圖片視頻

①溫度低時(shí)，釬料還未達(dá)到所需溫度，釬料流動(dòng)性、浸潤(rùn)性均較差，容易產(chǎn)生釬料內(nèi)部氣孔、釬料不連續(xù)、虛焊等缺陷，降低釬料接頭強(qiáng)度，耐壓能力不達(dá)標(biāo)而發(fā)生泄漏，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)凰毫?/p>

②溫度高時(shí)，釬料完全熔化，流動(dòng)性過(guò)大，釬料氧化形成氣孔，對(duì)焊縫的毛細(xì)力作用變差，容易造成釬料流失、溶蝕、產(chǎn)品彎曲等缺陷。適當(dāng)?shù)暮銣貞?yīng)重視焊料的流動(dòng)點(diǎn)，通常焊料的熔點(diǎn)應(yīng)比被焊料金屬的熔點(diǎn)低60℃左右。在這種情況下，液態(tài)焊料對(duì)被焊料金屬具有良好的浸潤(rùn)性和流散性，能夠在毛細(xì)管力的作用下良好地填充焊料間隙，與被焊料金屬產(chǎn)生良好的合金化作用，能夠形成高強(qiáng)度接頭。

（2）真空保溫時(shí)間：

釬焊時(shí)釬料的潤(rùn)濕和接頭形成需要約1s~2s，因此保溫時(shí)間主要由釬焊對(duì)象產(chǎn)品的心部溫度達(dá)到釬焊溫度所需的時(shí)間和氧化膜層的消散所需的時(shí)間決定。保溫時(shí)間過(guò)短時(shí)，待釬焊產(chǎn)品中心部溫度未達(dá)到釬焊溫度，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，液態(tài)釬料易被焊接金屬熔蝕。

2.4真空擴(kuò)散焊接爐的真空度

如果高溫狀態(tài)下的真空度低，則爐內(nèi)殘留的O2、H2O等氧化性氣體與制品金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，容易生成質(zhì)硬的氧化膜。氧化物組織致密、穩(wěn)定、熔點(diǎn)高，在通常的真空擴(kuò)散焊接溫度下難以分解，釬料氧化后其流動(dòng)性浸潤(rùn)性變差，被焊接金屬氧化而難以浸潤(rùn)，焊料與基體的焊接性能惡化。因此，需要盡可能提高真空擴(kuò)散焊接時(shí)的真空度，減少O2、H2O等氧化性氣體的含量，控制金屬氧化物的生成量。一般要求，真空擴(kuò)散焊接爐采用多溫區(qū)溫度控制，爐溫均勻度為±3℃，工作真空度應(yīng)保證在2.0以上×10-3Pa，預(yù)抽真空的極限真空度必須為10-4個(gè)數(shù)量級(jí)。真空擴(kuò)散焊接加工原理圖講解圖片視頻

2.5真空擴(kuò)散焊接時(shí)的環(huán)境狀況

環(huán)境中的濕度影響散熱器的釬焊質(zhì)量。將高濕度組裝的金屬制品放入真空爐進(jìn)行釬焊時(shí)，水分蒸發(fā)，放出更多的氣體，散熱器內(nèi)部的水分蒸發(fā)，氣體放出是緩慢的過(guò)程。水分需要大量蒸發(fā)熱，影響散熱器內(nèi)部溫度，水分也影響真空度，水分促進(jìn)金屬氧化，影響釬焊質(zhì)量。因此，在進(jìn)行散熱器部件的表面處理、組裝及釬焊之前，必須維持一定的環(huán)境濕度，或者使用烘箱進(jìn)行干燥加工，控制基于環(huán)境濕度的散熱器部件的表面水分含量。

真空擴(kuò)散焊接缺陷的主要現(xiàn)象是：真空擴(kuò)散焊接加工原理圖講解圖片視頻

1、擴(kuò)散

擴(kuò)散流是釬焊時(shí)釬料通過(guò)釬焊頭在母材上形成的薄釬料覆蓋層。

（1）擴(kuò)散原因夾具在釬焊溫度時(shí)需要一定的彈性和鋼度，焊縫有適當(dāng)?shù)拈g隙，毛細(xì)管現(xiàn)象會(huì)吸附熔融釬料。如果夾具夾緊不緊，釬焊組件間隙過(guò)大，則無(wú)法保持釬料，產(chǎn)生擴(kuò)散缺陷。夾具的鋼度低，加熱后的熱變形和重力作用使釬焊組件的結(jié)合間隙增大，不能形成釬料的毛細(xì)管現(xiàn)象也導(dǎo)致了釬料的擴(kuò)散。

真空擴(kuò)散焊接為輻射傳熱，夾具熱容量大，釬焊部件升溫速度小，在釬料固-液相溫度區(qū)間停留時(shí)間長(zhǎng)，釬料低熔點(diǎn)成分揮發(fā)多，同時(shí)釬料作用時(shí)間也長(zhǎng)，兩者進(jìn)一步破壞液態(tài)釬料的表面張力過(guò)度改善了釬料對(duì)母材的潤(rùn)濕性。

裝爐量大、升降溫度速度小、保溫時(shí)間長(zhǎng)等與夾具熱容量大相同，釬料液體停留時(shí)間長(zhǎng)、降溫速度慢相當(dāng)于延長(zhǎng)了釬料液體的保溫時(shí)間，也會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散流。釬料的作用是還原表面的氧化膜，降低液態(tài)釬料的表面張力，改善釬料對(duì)母材的潤(rùn)濕性。

釬料的使用量多，釬料對(duì)母材的潤(rùn)濕性太好，釬料擴(kuò)散。保溫溫度高，液態(tài)釬料的表面張力小，降低釬料表面張力的作用增強(qiáng)等，這些因素綜合作用的結(jié)果，引起了釬料的擴(kuò)散。工件在釬料的固液相溫度區(qū)間的滯留時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致擴(kuò)散。

（2）去除措施可增加夾具的夾緊力，縮小釬焊組件的連接間隙。提高夾具的鋼度，保證熱態(tài)時(shí)連接間隙不增大。通過(guò)鏤空加工來(lái)減輕工具的重量，或者用石墨代替一部分鋼材來(lái)減少工具的熱容量。應(yīng)減少釬料用量，在連續(xù)釬焊時(shí)每爐減少釬料用量。采用分級(jí)升降溫度，在釬料固一液相溫度區(qū)間快速升降溫度，縮短釬焊保溫時(shí)間，降低釬焊保溫溫度，減少爐裝量。

2、溶蝕

溶蝕是母材表面熔融的釬料溶解而形成的凹陷。

（1）熔蝕原因釬料與釬焊母材的不匹配，釬料與母材中的某些構(gòu)成要素形成低熔點(diǎn)相，降低母材部分區(qū)域的固相線溫度。由于夾具的熱容量大或裝爐量大，部件的升溫速度慢，在釬料固-液相溫度區(qū)間滯留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在某一溫度點(diǎn)釬料與母相中的某一成分將低熔點(diǎn)的相絡(luò)合，母相合金的一部分區(qū)域的熔點(diǎn)降低而熔融。爐溫不均勻，釬料的局部溫度過(guò)高，釬料的溫度過(guò)高，通過(guò)釬料擴(kuò)散區(qū)域的母材的低熔點(diǎn)成分熔融。在釬料固一液相線區(qū)間，升降溫度較慢。釬焊保溫時(shí)間太長(zhǎng)。

（2）去除對(duì)策解決方案一般為釬料編號(hào)的變更。或接近釬料熔點(diǎn)快速升溫，減少裝爐量，減輕工裝重量，降低釬焊溫度，縮短真空釬焊保溫時(shí)間。

3、產(chǎn)品釬焊強(qiáng)度低

（1）原因釬焊保溫時(shí)間短，某一組元件向母材的擴(kuò)散時(shí)間短。釬料固一液相區(qū)間的升溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，釬料部分的成分經(jīng)常揮發(fā)。真空壓力過(guò)高或真空爐泄漏率大，加熱時(shí)釬料或母材部分氧化。氧化膜的除去不充分。釬料或母材在堿清洗時(shí)腐蝕過(guò)度，使釬料的成分發(fā)生變化。釬料用量少，釬料潤(rùn)濕性差。

（2）消除措施延長(zhǎng)保溫時(shí)間，充分完成擴(kuò)散。采用區(qū)間升溫，在釬料固一液相區(qū)間快速升溫，減少釬料低熔點(diǎn)成分揮發(fā)。降低真空壓力，防止加熱時(shí)釬料或母材再次氧化。檢查設(shè)備的壓力上升率。增加堿液的濃度和溫度，延長(zhǎng)堿蝕刻時(shí)間，完全去除氧化膜。降低堿液的濃度和溫度（一般控制在60℃），或者縮短堿蝕刻時(shí)間，將釬料和母材分離為堿清洗，防止堿清洗時(shí)釬料的成分發(fā)生變化。增加釬料的用量，改善釬料的潤(rùn)濕性。

4、漏焊

釬焊泄漏是在釬料的對(duì)接部的釬焊接縫上不熔融流失釬料或釬料而形成的未焊接的間隙。真空擴(kuò)散焊接加工原理圖講解圖片視頻

（1）原因是釬料用量不足或接縫大。如果釬焊升溫速度過(guò)大，則零件變形，接縫變大，不會(huì)形成毛細(xì)管現(xiàn)象。釬料用量過(guò)大、釬料潤(rùn)濕性過(guò)好會(huì)導(dǎo)致釬料流失、釬料過(guò)寬。釬料固一液相線區(qū)間的升溫速度慢，釬料低熔點(diǎn)成分的揮發(fā)改變了很多釬料成分，提高了剩余釬料的熔點(diǎn)，降低了釬料與母材之間的相互擴(kuò)散作用。爐子安裝量大或夾具設(shè)計(jì)不合理。治具過(guò)重吸熱，升溫速度慢。保溫時(shí)間長(zhǎng)或冷卻速度慢等釬料低熔點(diǎn)成分揮發(fā)較多。釬料腐蝕過(guò)度，改變了其成分改變了熔點(diǎn)。

（2）消除措施增加釬料用量，增加夾具夾緊力，縮小連接部間隙。在釬焊前增加釬焊模塊的應(yīng)力消除退火工序，或分階段升溫設(shè)置等溫階段，在500℃以上快速升溫。減少釬料用量