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

真空擴散焊接的突出優(yōu)點是連接不同的金屬，在實現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)的同時可以焊接，焊后焊接頭光澤致密，變形小，具有優(yōu)異的力學性能和耐腐蝕性。

1、釬料層厚

釬料層厚度過薄容易造成焊接強度低、焊接不完整、耐壓不達標等焊接缺陷，過厚會導致芯層合金厚度過薄、耐壓不達標甚至發(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，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，其深度超過釬料層厚度時，直接破壞金屬的連續(xù)性，導致耐壓能力下降。

3、真空擴散焊接工藝制度

在真空擴散焊接爐中，工件主要通過熱輻射加熱。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.斯蒂芬通過實驗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定律證實。根據(jù)法則，黑體的總發(fā)光能力E0（T）與黑體熱力學溫度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。在上述說明中，在高溫時即使是小的溫度差也需要高的熱能傳導，即真空加熱溫度越高，需要傳輸?shù)臒嵩酱?。同樣情況下，說明真空爐內(nèi)的升溫速度比其他加熱方式慢得多。真空加熱所需的時間約為空氣爐的3倍，鹽浴爐的6倍。因此，在制定真空擴散焊接爐加熱工藝制度時，不能照搬空氣爐、鹽浴爐、氣氛爐的加熱工藝制度。上式同時說明：在真空擴散焊接過程中，應盡可能緩慢加熱，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，其中真空擴散焊接溫度及保溫時間是影響釬焊質(zhì)量的關(guān)鍵。

（1）真空擴散焊接溫度：真空擴散焊接加工原理圖講解圖片視頻

①溫度低時，釬料還未達到所需溫度，釬料流動性、浸潤性均較差，容易產(chǎn)生釬料內(nèi)部氣孔、釬料不連續(xù)、虛焊等缺陷，降低釬料接頭強度，耐壓能力不達標而發(fā)生泄漏，嚴重時甚至會被撕裂

②溫度高時，釬料完全熔化，流動性過大，釬料氧化形成氣孔，對焊縫的毛細力作用變差，容易造成釬料流失、溶蝕、產(chǎn)品彎曲等缺陷。適當?shù)暮銣貞匾暫噶系牧鲃狱c，通常焊料的熔點應比被焊料金屬的熔點低60℃左右。在這種情況下，液態(tài)焊料對被焊料金屬具有良好的浸潤性和流散性，能夠在毛細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，能夠形成高強度接頭。

（2）真空保溫時間：

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

2.4真空擴散焊接爐的真空度

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)生化學反應，容易生成質(zhì)硬的氧化膜。氧化物組織致密、穩(wěn)定、熔點高，在通常的真空擴散焊接溫度下難以分解，釬料氧化后其流動性浸潤性變差，被焊接金屬氧化而難以浸潤，焊料與基體的焊接性能惡化。因此，需要盡可能提高真空擴散焊接時的真空度，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℃，工作真空度應保證在2.0以上×10-3Pa，預抽真空的極限真空度必須為10-4個數(shù)量級。真空擴散焊接加工原理圖講解圖片視頻

2.5真空擴散焊接時的環(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行釬焊時，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，水分促進金屬氧化，影響釬焊質(zhì)量。因此，在進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。

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

1、擴散

擴散流是釬焊時釬料通過釬焊頭在母材上形成的薄釬料覆蓋層。

（1）擴散原因夾具在釬焊溫度時需要一定的彈性和鋼度，焊縫有適當?shù)拈g隙，毛細管現(xiàn)象會吸附熔融釬料。如果夾具夾緊不緊，釬焊組件間隙過大，則無法保持釬料，產(chǎn)生擴散缺陷。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管現(xiàn)象也導致了釬料的擴散。

真空擴散焊接為輻射傳熱，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)間停留時間長，釬料低熔點成分揮發(fā)多，同時釬料作用時間也長，兩者進一步破壞液態(tài)釬料的表面張力過度改善了釬料對母材的潤濕性。

裝爐量大、升降溫度速度小、保溫時間長等與夾具熱容量大相同，釬料液體停留時間長、降溫速度慢相當于延長了釬料液體的保溫時間，也會產(chǎn)生擴散流。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，改善釬料對母材的潤濕性。

釬料的使用量多，釬料對母材的潤濕性太好，釬料擴散。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等，這些因素綜合作用的結(jié)果，引起了釬料的擴散。工件在釬料的固液相溫度區(qū)間的滯留時間長，導致擴散。

（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)時連接間隙不增大。通過鏤空加工來減輕工具的重量，或者用石墨代替一部分鋼材來減少工具的熱容量。應減少釬料用量，在連續(xù)釬焊時每爐減少釬料用量。采用分級升降溫度，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)間滯留時間過長，在某一溫度點釬料與母相中的某一成分將低熔點的相絡合，母相合金的一部分區(qū)域的熔點降低而熔融。爐溫不均勻，釬料的局部溫度過高，釬料的溫度過高，通過釬料擴散區(qū)域的母材的低熔點成分熔融。在釬料固一液相線區(qū)間，升降溫度較慢。釬焊保溫時間太長。

（2）去除對策解決方案一般為釬料編號的變更?；蚪咏F料熔點快速升溫，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間。

3、產(chǎn)品釬焊強度低

（1）原因釬焊保溫時間短，某一組元件向母材的擴散時間短。釬料固一液相區(qū)間的升溫時間過長，釬料部分的成分經(jīng)常揮發(fā)。真空壓力過高或真空爐泄漏率大，加熱時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腐蝕過度，使釬料的成分發(fā)生變化。釬料用量少，釬料潤濕性差。

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

4、漏焊

釬焊泄漏是在釬料的對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大，則零件變形，接縫變大，不會形成毛細管現(xiàn)象。釬料用量過大、釬料潤濕性過好會導致釬料流失、釬料過寬。釬料固一液相線區(qū)間的升溫速度慢，釬料低熔點成分的揮發(fā)改變了很多釬料成分，提高了剩余釬料的熔點，降低了釬料與母材之間的相互擴散作用。爐子安裝量大或夾具設計不合理。治具過重吸熱，升溫速度慢。保溫時間長或冷卻速度慢等釬料低熔點成分揮發(fā)較多。釬料腐蝕過度，改變了其成分改變了熔點。

（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力消除退火工序，或分階段升溫設置等溫階段，在500℃以上快速升溫。減少釬料用量