在任何钎焊气氛中，最不受欢迎的单一气体是氧气。即使是微量存在的氧气以及含有氧气的气体（如水蒸气或二氧化碳）也是导致钎焊接头失效的主要原因，因为它们在高温下会形成金属氧化物，从而阻止填充金属与母材正确结合。
钎焊气氛的核心目的是防止待连接金属表面形成氧化物。因此，任何直接或间接引入氧气的气体都会从根本上破坏整个钎焊过程。
钎焊气氛的关键作用
钎焊依赖于将金属加热到填充金属可以熔化并通过毛细作用流入接头的温度。在此加热循环期间，炉内气氛并非被动因素；它是决定接头成败的关键变量。
防止氧化
在较高的钎焊温度下，金属会与任何可用的氧气迅速反应，形成一层薄而牢固的金属氧化物层。这层氧化物充当屏障，阻止熔融的钎焊填充金属与母材直接接触。这种被称为“润湿性差”的现象是接头强度弱或不存在的主要原因。
促进填充金属流动
清洁、无氧化物的表面对于毛细作用将熔融的填充金属吸入接头狭窄间隙至关重要。合适的钎焊气氛可在加热过程中保护表面，确保它们保持完好无损，并允许填充金属在整个接头中自由均匀地流动。
主要罪魁祸首：氧气及其来源
虽然纯氧是明显的敌人，但它通常来自不太直接的来源进入钎焊过程。控制这些来源对于获得高质量的接头至关重要。
游离氧 (O₂)
这是最直接的污染物。它可能通过炉子泄漏、受污染的气体或在加热循环开始前炉腔排气不足而引入。即使是百万分之几 (ppm) 的氧气也足以氧化不锈钢等敏感材料。
水蒸气 (H₂O)
水蒸气是主要的、通常被低估的氧气来源。在高温钎焊温度下，水分子会分解，释放出易于在热金属部件上形成氧化物的氧气。气氛气体中的水分含量（以其“露点”衡量）是监测和控制的关键参数。
二氧化碳 (CO₂)
与水蒸气类似，二氧化碳在钎焊温度下也可能成为氧气来源。CO₂ 分子可能会分解，产生对许多常见金属（特别是含有铬或其他易氧化元素的金属）有害的“氧化电位”。
其他活性气体
像氯或硫化合物这样的气体也是非常不受欢迎的。虽然它们不一定形成氧化物，但它们具有极强的腐蚀性，会与母材发生剧烈反应。这会形成其他表面化合物（如氯化物），这些化合物也会抑制润湿性，并可能导致灾难性的钎焊后腐蚀或接头失效。
理解权衡：惰性气氛与还原气氛
钎焊气氛通常分为惰性或活性（还原性）。选择取决于所连接的材料、填充金属和成本考虑。
惰性气氛：保护者
惰性气体，如氮气 (N₂) 和氩气 (Ar)，通过简单地置换氧气来起作用。它们是防止氧化物形成的被动保护剂。氮气对于许多应用来说是一种具有成本效益的主力气体，而对于钛等高度敏感的材料，则使用更高纯度（也更昂贵）的氩气。
还原气氛：清洁剂
活性或“还原性”气氛，通常含有氢气 (H₂)，更进了一步。氢气不仅置换氧气，还会通过与氧化物反应生成水蒸气 (H₂O) 来主动清除轻微的表面氧化物，然后将水蒸气从炉中冲走。这使得它非常适合清洁可能存在非常轻微预氧化物的部件。
露点困境
使用富氢气氛会带来一个关键的权衡。虽然氢气通过形成水蒸气来清洁氧化物，但如果水蒸气的浓度过高（高露点），这种水蒸气本身可能会重新氧化部件。成功的还原气氛需要仔细的平衡，即产生的 H₂O 必须被持续清除，以保持整体气氛干燥。
为您的目标做出正确的选择
选择正确的气氛取决于您的材料、质量要求和预算。
- 如果您的主要重点是具有成本效益地钎焊碳钢： 标准的氮气气氛通常足以防止重度氧化并产生高质量的接头。
- 如果您的主要重点是钎焊不锈钢、高温合金或其他敏感金属： 您必须使用高纯度、非常干燥的气氛，如纯氩气或具有低露点的氮气/氢气混合物。
- 如果您的主要重点是在循环过程中清洁带有轻微表面氧化物的部件： 含有一定比例氢气的还原气氛是确保润湿表面完好的理想选择。
最终，控制炉内气氛是实现一致、高完整性钎焊接头的最重要因素。
总结表：
| 气体类型 | 为什么不受欢迎 | 常见来源 |
|---|---|---|
| 氧气 (O₂) | 直接形成金属氧化物，阻止填充金属润湿。 | 空气泄漏、受污染的气体、排气不足。 |
| 水蒸气 (H₂O) | 在高温下分解，释放氧气。 | 气氛气体中的高露点。 |
| 二氧化碳 (CO₂) | 可能分解并提供氧化电位。 | 气氛气体中的杂质。 |
| 氯/硫化合物 | 形成抑制润湿的腐蚀性表面化合物。 | 受污染的气体或部件。 |
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