在真空钎焊炉中进行铜件钎焊时,开炉温度设置得当可有效避免氧化,这主要得益于真空环境的特性及工艺参数的精准控制。以下从真空环境防氧化原理、开炉温度对氧化的影响、工艺参数优化建议及操作注意事项四个方面进行详细阐述:
一、真空环境防氧化原理
真空炉通过抽真空系统将炉内空气排出,形成低气压或高真空环境。在此环境下,氧气分压极低,铜件表面难以形成氧化膜,从而避免了氧化反应的发生。同时,真空环境还能促进钎料中气体和杂质的排出,提高钎焊质量。
二、开炉温度对氧化的影响
①温度过低:
若开炉温度过低,铜件可能未达到钎焊所需的温度,钎料无法充分熔化并填满接头间隙,导致钎焊质量不佳。
低温下,铜件表面可能残留微量水分或污染物,在后续升温过程中可能引发局部氧化。
②温度过高:
虽然真空环境能有效抑制氧化,但温度过高仍可能导致铜件表面元素挥发或晶粒粗大,影响钎焊质量和铜件性能。
极端高温下,若真空度不足或存在微量漏气,仍可能引发氧化。
③适宜温度:
开炉温度应设置在铜件钎焊所需的适宜范围内,通常根据铜件材料、钎料类型及接头设计来确定。
在适宜温度下,铜件表面氧化风险极低,且钎料能充分熔化并填满接头间隙,形成牢固的钎焊接头。
三、工艺参数优化建议
根据铜件材料和钎料类型选择合适的钎焊温度。例如,使用银铜共晶钎料时,最佳钎焊温度为810-850℃。钎焊温度应略高于钎料的熔点,以确保钎料充分熔化并填满接头间隙。保温时间应根据铜件的大小、接头间隙和钎料及基金属的具体情况来确定。一般在几秒钟到几分钟之内,以确保液体焊料能充分填满接头间隙并形成牢固的结合。
①低温阶段:在380℃之前,可以以较快速度升温(约20℃/min),并在380℃时保温60-90分钟,以提高真空度(达到约8.0×10⁻³ Pa),同时减少吸附水蒸气的影响。
②中温阶段:在470℃~520℃之间,升温速度应控制在10~15℃/min,使工件温度接近炉温(510℃),真空度达6.5×10⁻³ Pa;在570℃时保温60-90分钟,使工件表面与心部温差缩小,真空度达5.0×10⁻³ Pa。
③高温阶段:570℃保温结束后,可加快升温速度(约20分钟),迅速升温至钎焊温度(620℃),此时主要控制芯体温度,真空度基本不需考虑。
④真空度要求:钎焊过程中,真空度需保持在3×10⁻³ Pa以上,以防止氧化。
四、真空铜钎焊操作注意事项
①装炉前准备:
确保铜件表面清洁无油污、锈蚀等杂质,以减少氧化风险。
检查真空炉设备是否正常,包括真空系统、加热系统、温控系统等。
②装炉与抽真空:
将铜件整齐摆放在炉内,避免相互接触或靠近炉壁。
关闭炉门后启动真空泵进行抽真空,直至达到所需真空度。
③加热与保温:
按照设定的升温曲线进行加热,避免温度波动过大。
在保温阶段保持温度稳定,确保钎料充分熔化并填满接头间隙。
④冷却与出炉:
钎焊完成后,按照设定的冷却曲线进行冷却,避免快速冷却导致铜件变形或开裂。
冷却至安全温度后打开炉门取出铜件,注意避免烫伤。
通过以上分阶段控制升温速度、保温时间和真空度,可有效避免铜件钎焊过程中的氧化问题。