钎焊是一种金属连接工艺，通过将填充金属加热至其熔点以上，并通过毛细作用使其分布在两个或多个紧密配合的零件之间。填充金属的熔点低于母材金属，它熔化并流入间隙，在冷却后形成牢固、永久的冶金结合。
任何钎焊操作的成功都取决于对其两个最基本参数——停留温度和时间——的精确控制和平衡。为您的特定材料找到正确的组合是创建良好接头的基本原则。
钎焊循环的四个阶段
对于许多常见材料（如铝），钎焊过程遵循一个独特的四阶段热循环。了解每个阶段是控制结果的关键。
阶段1：初始加热和氧化层开裂
当组件被加热时，它开始膨胀。在大约 400°C (752°F) 时，母材金属及其表面氧化层以不同的速率膨胀，导致脆性氧化层开裂。
阶段2：固态
低于大约 565°C (1049°F) 时，组件的所有部分——母材金属、助焊剂和填充金属——都保持固态。零件只是在升温。
阶段3：助焊剂活化
在 565-572°C (1049-1062°F) 之间，钎焊助焊剂熔化。这种液态助焊剂具有化学活性，流入氧化层裂缝中，分解氧化层并清洁底层的母材金属，为粘合做准备。
阶段4：填充金属流动和接头形成
一旦温度达到 577-600°C (1071-1112°F)，填充金属熔化。由于表面已被助焊剂清洁，熔融的填充金属通过毛细作用被吸入零件之间的间隙，在冷却凝固时形成钎焊接头。
成功的关键参数
虽然热循环提供了框架，但必须管理几个变量以确保高质量的接头。
核心关系：时间和温度
这两个参数密不可分。一个工艺可能要求在577°C下停留超过5分钟，或者在585°C等更高温度下进行1到8分钟的较短循环。目标是提供足够的热能以完全熔化填充金属，同时不损坏母材金属。
表面化学的重要性
没有化学清洁的表面，成功的钎焊是不可能的。该过程依赖于去除表面氧化膜，通常使用化学助焊剂或通过真空气氛，以便熔融填充金属能够“润湿”并粘附到母材金属上。
材料和设计考量
特定类型的金属合金、零件的形状和尺寸以及最终接头所需的质量都会影响理想的工艺参数。一个大而厚的零件需要与一个小而薄的零件不同的加热速率和保持时间。
理解权衡
优化钎焊工艺涉及平衡相互竞争的因素，以最大程度地减少缺陷并最大化强度。
热输入与零件完整性
主要权衡在于施加足够的热量足够长的时间与对母材金属造成损坏之间。
热量或时间过少会导致填充金属流动不完全，从而产生空隙和弱接头。
热量或时间过多会导致母材金属侵蚀或变形。然而，在某些情况下，在允许的最高温度下延长停留时间可以改善填充剂流动，并最终减少废品量。
工艺速度与质量
更快的加热速率和更短的循环时间可以提高产量，但如果控制不当，也可能导致热应力或接头形成不完全。较慢、控制更严格的循环通常会产生更一致、高质量的结果。
优化您的钎焊工艺
由于涉及的因素众多，一个应用的理想参数不一定完全适用于另一个应用。最好的方法是建立基线并通过仔细测试进行完善。
- 如果您的主要关注点是工艺一致性： 专注于在非常窄的范围内精确控制加热速率、保持时间和峰值温度。
- 如果您正在解决失效接头的问题： 始终首先检查表面处理；不当的清洁和氧化物去除是导致失效最常见的原因。
- 如果您正在开发新工艺： 使用实验筛选来确定您的特定合金、零件几何形状和炉子能力的最佳参数组合。
最终，掌握钎焊工艺在于理解和控制这些基本原理，以创建坚固、可靠和可重复的接头。
总结表：
| 钎焊阶段 | 关键温度范围 | 主要作用 |
|---|---|---|
| 阶段1：初始加热 | ~400°C (752°F) | 母材金属膨胀，导致氧化层开裂。 |
| 阶段2：固态 | 低于 ~565°C (1049°F) | 组件升温但保持固态。 |
| 阶段3：助焊剂活化 | 565-572°C (1049-1062°F) | 助焊剂熔化，清洁母材金属表面。 |
| 阶段4：接头形成 | 577-600°C (1071-1112°F) | 填充金属熔化，通过毛细作用流动形成结合。 |
通过精确的热控制，实现完美、高强度的钎焊接头。
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