真空钎焊缺陷的主要现象有:
1 漫流
漫流是钎焊时钎料流过钎焊接头处在母材上所形成的薄的钎料覆盖层。
(1)漫流原因
工装夹具在钎焊温度时应有一定的弹性和钢度,使焊缝联接处有合适的间隙,形成毛细现象吸附住熔化钎料。工装装夹不紧,钎焊组件缝隙太大就保持不住钎料,产生漫流缺陷。工装钢度低,加热后热变形和重力作用引起钎焊组件联结缝隙增大,不能形成钎料的毛细现象也导致钎料漫流。真空钎焊是辐射传热,工装夹具的热容量大,钎焊零件的升温速率小,在钎料的固一液相温度区间停留时间长,钎料低熔点组分挥发较多,同时钎剂的作用时间也长,两者进一步破坏了液态钎料的表面张力,过度改善了钎料对母材的润湿性。装炉量大,升降温速率小,保温时间长等和工装夹具热容量大一样,钎料在液态停留时间长,降温速率慢相当于延长了钎料液态的保温时间,也会产生漫流。钎剂的作用是还原表面的氧化膜、降低液态钎料的表面张力,改善钎料对母材的润湿性。铝真空钎焊镁粉钎剂的使用量一般不大于2 g/m。,使用量还因零件的形状、表面积、装炉量的不同而异。钎剂使用量大,钎料对母材的润湿性太好而导致钎料漫流。保温温度高,液态钎料的表面张力小,钎剂降低表面张力的作用增强等这些因素综合作用的结果引起钎料漫流。工件在钎料的固一液相温度区间停留时间长而导致漫流。
(2)消除措施
可以增大工装装夹力,缩小钎焊组件连接缝隙。提高工装夹具钢度,保证热状态时连接缝隙不变大。镂空减轻工装重量或者用石墨代替部分钢材,以减少工装的热容量。减少钎剂用量,在连续钎焊时应逐炉减少钎剂用量。采用分阶段升降温,在钎料固一液相温度区间快速升降温,缩短钎焊保温时间,降低钎焊保温温度,减少装炉量。
2 溶蚀
溶蚀是母材表面被熔化的钎料熔解而形成的凹陷 。
(1)溶蚀原因
钎料与钎焊母材不匹配,钎料与母材中的某个组元形成低熔点相,降低了母材部分区域的固相线温度。工装热容量大或装炉量大而导致零件升温速率慢,在钎料固一液相温度区间停留时间太长,在某个温度点钎料与母相中的某个组元络合成低熔点的相而导致母相合金部分区域熔点降低而熔化。炉温不均匀,钎焊件局部温度太高,钎焊温度太高导致经钎料扩散区域母材的低熔点组分熔化。在钎料固一液相线区间升降温慢。钎焊保温时间太长。
(2)消除措施
解决措施一般是更换钎料牌号。或在接近钎料熔点时快速升温,减少装炉量,减轻工装重量,降低钎焊温度,缩短真空钎焊的保温时间。
3 产品钎焊强度低
(1)原因
钎焊保温时间短,某个组元向母材扩散时间短。在钎料固一液相区问升温时间太长,钎料部分组元挥发多。真空压强太高或真空炉泄漏率大,加热时钎料或母材又部分氧化。氧化膜清除不彻底。钎料或母材在碱洗时过腐蚀而改变了钎料的组分。钎剂用量少,钎料的润湿性不好。
(2)消除措施
延长保温时间,使扩散充分完成。采用分区间升温,在钎料固一液相区间快速升温,减少钎料低熔点组元的挥发。降低真空压强,防止加热时钎料或母材再度氧化。检查设备的压升率。增加碱液浓度或温度,或延长碱蚀时间,彻底清除氧化膜。降低碱液浓度或温度(一般控制在60°C),或缩短碱蚀时间,把钎料或母材分开碱洗,防止碱洗时改变钎料的组分。增加钎剂用量,改善钎料的润湿性。
4 漏焊
漏焊是钎焊件对接处钎缝处无钎料或钎料熔化流失而形成的未焊合的缝隙。
(1)原因
钎料用量不够或连接缝隙大。钎焊升温速率太大导致零件变形大使联结缝隙增大,形不成毛细现象。钎剂使用量大,钎料的润湿性太好导致钎料流失或钎焊缝过宽。在钎料固一液相线区间升温速率慢,钎料低熔点组元的挥发多改变了钎料组分,提高了余下部分钎料的熔点,降低了钎料和母材间的相互扩散作用。装炉量大或工装设计不合理。工装太重吸热量太大,而导致升温速率慢。保温时间长或冷却速率慢等,钎料低熔点组元的挥发多。钎料过腐蚀,改变了其成分进而改变了熔点。
(2)消除措施
增加钎料用量,增大工装的夹紧力缩小连接处缝隙。钎焊前增加钎焊组件的去应力退火工序,或者分阶段升温并设置等温阶段,在500℃ 以上快速升温。减少钎剂的使用量,连续钎焊时应逐炉减少钎剂的使用量。减少装炉量,减轻工装重量,用石墨取代部分不锈钢。缩短钎料碱腐蚀时间,或调整腐蚀工艺参数,钎料和母材的腐蚀应分开进行。
5 针孔(气孔)
钎焊过程中熔化钎料中的气泡在凝固时形成于表面的孔穴,小的称针孔,大的称气孔。
(1)原因
钎焊时真空度达不到要求,正常钎焊真空度要求在2·0×10-3Pa。钎焊炉内压力大,钎料中的气泡逸出阻力大。钎料成分不对,低熔点高蒸气压元素含量过高。
(2)消除措施
在接近钎料熔点处设定保温平台以降低钎焊炉内压力。减少钎料中大蒸气压元素含量。
6 钎料不全熔
钎料不全熔是一部分钎料组分熔化而剩下高熔点的组分未熔,表观看就是钎料的表层熔化而中间没有熔化的缺陷。
(1)原因
产品装炉量大,或者工装太重热容量大,在钎料固一液相线区间升温速率慢,在熔化过程中,在真空环境中,钎料的低熔点组分汽化过多,改变了钎料的成分,使余下的钎料熔点升高而不熔。
(2)消除措施
分阶段升温,提高最后阶段的升温速率,在500℃设置等温段,消除工件温度的滞后以提高钎料固一液相线区间升温速率,减少装炉量,减轻工装重量或更换部分不锈钢为石墨,减少工装的热容量以提高工件的升温速率。
7 钎焊件变形
(1)原因
升温速率大,释放应力过快或热应力过大,冷却过快也使热应力过大。工装钢度不足或装夹强度不足。
(2)消除措施
钎焊前增加钎焊组件的去应力退火;采用分阶段升温,设置等温平台,在接近钎焊保温温度时快速升温;分阶段控制降温,在钎料固相线温度以下慢冷。提高工装钢度和装夹精度。
8、填隙不良部分间隙未被填满。
产生原因为:
(1) 接头设计不合理,装配间隙过大或过小,装配时零件歪斜。
(2)钎剂不合适,如活性差,钎剂与针料熔化温度相 差过大,钎剂填隙能力差等,或者是气体保护钎焊时气 体纯度低和真空钎焊时真空度低。
(3)钎料选用不当,如钎料的润湿作用差,钎料量不足。
(4)钎料安置不当。
(5)钎焊前准备工作不佳,如清理不净等。
(6)钎焊温度 过低或分布不均匀。
9钎焊气孔产生原因为:
(1)接头间隙选择不当。
(2)钎焊前零件清理不净。
(3)钎剂去膜作用或保护气 体去氧化物作用弱。
(4)钎料在钎焊时析出气体或钎料 过热。
10、钎缝夹渣产生原因为:
(l)钎剂使用量过多或过少。
(2)接头间隙选择不当。
(3)钎料从接头两面填缝。
(4)钎料与钎剂的熔化温度不匹配。
(5)钎剂密度过大。
(6)加热不均匀。
11、钎缝开裂产生原因为:
(1)由于异种母材的热膨 胀系数不同,冷却过程中形成的内应力过大。
(2)同种材料钎焊加热不均匀,造成冷却过程中收缩不一致。
(3)钎料凝固时,零件相互错动。
(4)钎料结晶温度间隔 过大。
(5)钎缝脆性过大。
12、母材开裂产生原因为:
(1)母材过烧或过热。
(2) 钎料向母材晶间渗入,形成脆性相。
(3)加热不均匀或 由于刚性夹持而引起过大的内应力。
(4)工件本身有内 应力而引起的应力腐蚀。
(5)两种热膨胀系数相差过大而塑性偏低的异种母材。
13母材被溶蚀产生原因为:
(l)钎焊温度过高,保温时间过长。
(2)母材与钎料之间的作用太剧烈。
(3)钎料量过多。
钎料流失产生原因为:
(1)钎焊温度过高或保温 时间过长。
(2)钎料位置不当以致未起毛细作用。
(3)局部间隙过大。