在钎焊中，炉内“气氛”是围绕工件在高温加热循环期间的、经过精确控制的气体混合物（或在真空中则指缺乏气体）。这种环境经过主动管理，旨在排取代环境空气，特别是氧气，因为氧气会在金属表面形成氧化层，从而阻止填充金属粘合，从而破坏钎焊过程。
钎焊炉气氛的核心目的是创造一个化学上理想的环境。这种环境不仅必须防止在高温下形成新的金属氧化物，而且在许多情况下，还必须主动清除现有的氧化物，以确保钎料能够正确润湿基材并与之粘合。
受控气氛的目的
当金属加热到钎焊温度时，它们会与空气中的氧气发生剧烈反应。这种称为氧化的反应会在零件表面形成一层薄膜。受控气氛是解决这一基本问题的方案。
防止氧化
钎焊气氛最基本的功能是排斥氧气。通过用氮气或氩气等特定气体填充炉腔，或通过抽真空来去除空气，您可以消除本会导致有害氧化的氧气。
去除现有氧化物（还原）
一个更高级的功能是主动清洁零件。含有活性气体（最常见的是氢气 (H₂)）的气氛可以与进入炉前已在金属表面上的轻微氧化物发生化学反应并将其清除。这个过程被称为还原。
常见的钎焊气氛类型
气氛的选择取决于待连接的材料、所需的接头质量和成本考虑。主要方法包括使用特定气体或产生真空。
惰性气体气氛
使用惰性气体来排斥空气并提供一个中性、不活泼的环境。通常会先抽一个轻微真空以去除大部分空气，然后再用惰性气体重新充入腔室。
- 氮气 (N₂)：一种经济高效且广泛使用的气氛，尤其适用于铜及其合金的钎焊。它非常擅长排斥氧气。
- 氩气 (Ar) 和氦气 (He)：这些是更昂贵的惰性气体，用于钎焊与氮气可能发生负面反应的活性金属（如钛）或陶瓷。
活性气体气氛
这些气氛包含一种积极参与过程的气体。
- 氢气 (H₂)：作为主要的活性剂，氢气因其还原金属氧化物的能力而非常宝贵。它通常与氮气以小百分比混合，形成一种还原性气氛，在加热过程中清洁零件。
真空气氛
真空炉不引入气体；相反，它使用强大的泵将加热腔室中几乎所有的气体都移除。这是终极的“清洁”气氛。
在真空炉内部的极低压力和高温下，许多金属氧化物变得不稳定，并简单地分解或从零件表面“升华”脱落。这为钎料流动留下了一个极其干净的基底金属。
理解权衡：气体与真空
气体和真空气氛都是有效的，但它们服务于不同的需求，并带有明显的优点和缺点。
气体气氛钎焊
这种方法在许多常见应用中提供了极大的灵活性，并且效率很高。炉子被密封并用受控的气体混合物进行吹扫。
- 优点： 设备成本通常较低，循环时间比真空快，对于使用氮气气氛的铜等材料非常有效。
- 缺点： 需要仔细管理气体纯度和流速。水蒸气或残留氧气等杂质的存在仍可能导致氧化。
真空钎焊
真空钎焊被认为是优质的钎焊工艺，在需要高纯度和关键任务的应用中表现出色。
- 优点： 产生极其清洁、牢固且无助焊剂的接头。它非常适合航空航天、医疗和科学领域中发现的复杂几何形状和活性材料。
- 缺点： 由于需要将腔室抽至深真空，初始设备成本较高，且循环时间可能较长。
不需要的成分
无论采用哪种方法，几乎总有两种成分对过程有害：
- 氧气 (O₂)：抑制钎料流动的氧化作用的主要原因。
- 水蒸气 (H₂O)：在钎焊温度下可能具有很强的氧化性，通常被认为是炉内气氛中一种不希望存在的污染物。
为您的应用选择合适的气氛
选择正确的气氛对于实现成功、可靠的钎焊接头至关重要。您的选择应由材料和零件的最终用途要求来决定。
- 如果您的主要重点是具有成本效益的大批量铜钎焊： 氮气气氛炉是一个出色且高效的选择。
- 如果您的主要重点是钎焊活性金属或为航空航天领域实现最高纯度的接头： 真空炉是更优越的解决方案，因为它消除了助焊剂并确保了最大的接头完整性。
- 如果您的主要重点是在过程中清洁具有现有轻微氧化的零件： 含有一定百分比氢气 (H₂) 的气氛将作为还原剂来准备表面。
- 如果您的主要重点是钎焊铝或某些陶瓷等敏感材料： 高纯度惰性气体气氛（如氩气）或真空炉将提供必要的非反应性环境。
最终，控制炉内气氛是为了创造一个理想的化学环境，使钎料能够与基材完美结合。
总结表：
| 气氛类型 | 主要功能 | 关键特性 | 理想用途 |
|---|---|---|---|
| 惰性气体 (N₂, Ar) | 排斥氧气以防止氧化 | 经济高效，循环时间快 | 铜、活性金属、陶瓷 |
| 活性气体 (H₂ 混合) | 通过还原去除现有氧化物 | 清洁表面，增强润湿性 | 有轻微氧化的零件 |
| 真空 | 去除所有气体；氧化物在高温下分解 | 最高纯度，无助焊剂接头 | 航空航天、医疗、活性材料 |
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