最常用的钎焊气体不是燃料，而是保护气氛，旨在保护接头免受氧气的侵害。主要使用的气体有氮气 (N₂)、氢气 (H₂)、氩气 (Ar) 以及它们的混合物，这些混合物通常由分解氨制成。每种气体都起着关键作用，即在高温钎焊循环期间防止氧化。
需要理解的核心原则是，在炉中或感应钎焊中，钎焊“气体”的作用几乎总是气氛控制。它的任务是防止金属氧化物的形成，而金属氧化物是形成牢固、清洁和适当润湿的钎焊接头的首要障碍。
为什么保护气氛至关重要
在钎焊温度下，金属与空气中的氧气反应非常迅速。这种反应会在您要连接的零件表面形成一层薄薄的、通常看不见的氧化物层。
氧化的危害
氧化物充当污染物层。它们会阻止熔融的钎料金属与母材直接、清洁地接触。
这就像试图将贴纸贴在多尘的表面上。贴纸粘在灰尘上，而不是表面本身，从而导致粘合力弱且不可靠。
气氛如何保护接头
受控气氛将富氧空气从钎焊环境中置换出去。通过用特定气体包围零件，您可以阻止氧气接触金属，或者主动去除已经形成的任何轻微氧化物。
这确保了钎料可以通过毛细作用力干净地流过金属表面，形成牢固的冶金结合。
常见的钎焊气氛类型
钎焊气氛通常分为惰性气氛或化学活性（还原性）气氛。选择哪种取决于所连接的母材和期望的结果。
惰性气氛：保护层
惰性气体不具有反应性。它们唯一的任务是物理上将氧气从炉膛或钎焊区域置换出去。
- 氮气 (N₂)：这是最常见且最具成本效益的防止氧化气氛，尤其适用于铜和碳钢的钎焊。
- 氩气 (Ar)：氩气比氮气更重，惰性更强。它更昂贵，但为高反应性金属提供了卓越的保护。
还原性气氛：清洁剂
还原性气氛不仅仅是置换氧气；它们还会主动与金属表面上已存在的轻微氧化物反应并将其去除。
- 氢气 (H₂)：纯氢气是一种强大的还原剂，非常适合钎焊不锈钢、镍合金和其他形成顽固氧化物的材料。它能产生异常明亮和清洁的接头。
- 分解氨 (DA)：这是纯氢气的低成本替代品。将氨气 (NH₃) 加热分解成 75% 氢气和 25% 氮气的混合物，形成强还原性气氛。
- 氮气-氢气混合物：为了更好地控制，特定的混合物（例如 95% N₂ / 5% H₂）在提供一定还原能力的同时，还具有不可燃和比纯氢气更安全处理的特性。
真空：气氛的终极缺失
虽然真空不是气体，但它是钎焊最有效的“气氛”。通过将几乎所有空气从密封腔中抽出，您可以去除氧气和其他污染物。
这种方法对于钎焊钛和锆等高反应性金属，以及用于复杂、高纯度的航空航天应用至关重要。
了解取舍
选择正确的气氛需要在成本、性能和安全性之间取得平衡。没有一种“最佳”气体适用于所有应用。
成本与纯度
氮气的成本明显低于氩气。对于许多常见应用，氮气可以提供足够的保护，因此在可能的情况下是默认选择。
性能与安全性
纯氢气在难以钎焊的金属上能带来最清洁的结果。然而，它易燃，需要专业的处理程序和配备安全装置的炉具，这增加了操作的复杂性和成本。
气体纯度和露点
任何气氛的有效性在很大程度上取决于其纯度。即使少量的水分（水蒸气）或氧气污染也可能导致氧化。露点，即水分含量的衡量标准，是确保一致钎焊结果的关键参数。
为您的应用做出正确的选择
您选择的钎焊气体取决于您连接的材料和最终产品的质量要求。
- 如果您的主要重点是经济高效地钎焊铜或碳钢： 氮气通常是提供出色保护且成本低廉的最佳选择。
- 如果您正在钎焊不锈钢或具有顽固氧化物的合金： 需要氢气混合物或纯氢气气氛来主动还原氧化物并确保接头清洁。
- 如果您正在连接钛等高反应性金属或用于关键的航空航天部件： 高质量的真空是防止部件污染的唯一可靠选择。
- 如果您需要氢气的性能但有成本限制： 分解氨在价格上比纯氢气提供了更强大的还原性气氛。
最终，选择正确的气氛是实现成功钎焊的基础。
总结表：
| 钎焊气氛类型 | 关键特性 | 最适合材料 |
|---|---|---|
| 氮气 (N₂) | 经济高效、惰性、置换氧气 | 铜、碳钢 |
| 氢气 (H₂) | 强还原剂、去除氧化物 | 不锈钢、镍合金 |
| 氩气 (Ar) | 高度惰性、卓越保护 | 反应性金属 |
| 分解氨 | 75% H₂ / 25% N₂ 混合物，经济的还原剂 | 不锈钢（对成本敏感） |
| 真空 | 去除几乎所有空气，纯度最高 | 钛、锆、航空航天部件 |
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