真空扩散焊接是在真空状态下对结构物进行加热保温，使钎料在适当的温度和时间范围内熔融，在毛细力作用下与固体金属充分浸润、溶解、扩散、焊接，从而达到焊接目的的先进焊接方法。真空扩散焊接加工原理图讲解图片视频

真空扩散焊接的突出优点是连接不同的金属，在实现复杂结构的同时可以焊接，焊后焊接头光泽致密，变形小，具有优异的力学性能和耐腐蚀性。

1、钎料层厚

钎料层厚度过薄容易造成焊接强度低、焊接不完整、耐压不达标等焊接缺陷，过厚会导致芯层合金厚度过薄、耐压不达标甚至发生熔融腐蚀现象引起泄漏。因此，钎料层厚度及其均匀性是衡量其质量的重要指标，也是影响钎焊质量的重要因素之一。

2、其他质量要求

内在缺陷，如芯层合金气孔、夹渣、与钎料层焊接不良等，外在缺陷除表面处理不洁外，还有加工中的磕碰、划伤，其深度超过钎料层厚度时，直接破坏金属的连续性，导致耐压能力下降。

3、真空扩散焊接工艺制度

在真空扩散焊接炉中，工件主要通过热辐射加热。辐射传热有其特有的规律，即斯蒂芬玻耳兹曼定律：性质：1879年J.斯蒂芬通过实验求得黑体总释放能力与温度的关系规律。1884年L.玻尔兹曼也被热力学定律证实。根据法则，黑体的总发光能力E0（T）与黑体热力学温度T的四次方成比例，即E0（T）＝σT4、式中σ史蒂芬·博尔茨曼常数。该数值由以下公式给出：

σ=5.672×10-8。式中K是玻耳兹曼常数，A是普朗克常数，c是真空中的光速。在上述说明中，在高温时即使是小的温度差也需要高的热能传导，即真空加热温度越高，需要传输的热越大。同样情况下，说明真空炉内的升温速度比其他加热方式慢得多。真空加热所需的时间约为空气炉的3倍，盐浴炉的6倍。因此，在制定真空扩散焊接炉加热工艺制度时，不能照搬空气炉、盐浴炉、气氛炉的加热工艺制度。上式同时说明：在真空扩散焊接过程中，应尽可能缓慢加热，使钎焊产品内外温度一致，否则直接影响钎焊质量。

工业化生产中的预热恒温、保温、蓄能恒温、保温、钎焊恒温、保温及停电降温是能够实现上述目的、提高生产效率的有效工艺，其中真空扩散焊接温度及保温时间是影响钎焊质量的关键。

（1）真空扩散焊接温度：真空扩散焊接加工原理图讲解图片视频

①温度低时，钎料还未达到所需温度，钎料流动性、浸润性均较差，容易产生钎料内部气孔、钎料不连续、虚焊等缺陷，降低钎料接头强度，耐压能力不达标而发生泄漏，严重时甚至会被撕裂

②温度高时，钎料完全熔化，流动性过大，钎料氧化形成气孔，对焊缝的毛细力作用变差，容易造成钎料流失、溶蚀、产品弯曲等缺陷。适当的恒温应重视焊料的流动点，通常焊料的熔点应比被焊料金属的熔点低60℃左右。在这种情况下，液态焊料对被焊料金属具有良好的浸润性和流散性，能够在毛细管力的作用下良好地填充焊料间隙，与被焊料金属产生良好的合金化作用，能够形成高强度接头。

（2）真空保温时间：

钎焊时钎料的润湿和接头形成需要约1s~2s，因此保温时间主要由钎焊对象产品的心部温度达到钎焊温度所需的时间和氧化膜层的消散所需的时间决定。保温时间过短时，待钎焊产品中心部温度未达到钎焊温度，时间过长时，液态钎料易被焊接金属熔蚀。

2.4真空扩散焊接炉的真空度

如果高温状态下的真空度低，则炉内残留的O2、H2O等氧化性气体与制品金属发生化学反应，容易生成质硬的氧化膜。氧化物组织致密、稳定、熔点高，在通常的真空扩散焊接温度下难以分解，钎料氧化后其流动性浸润性变差，被焊接金属氧化而难以浸润，焊料与基体的焊接性能恶化。因此，需要尽可能提高真空扩散焊接时的真空度，减少O2、H2O等氧化性气体的含量，控制金属氧化物的生成量。一般要求，真空扩散焊接炉采用多温区温度控制，炉温均匀度为±3℃，工作真空度应保证在2.0以上×10-3Pa，预抽真空的极限真空度必须为10-4个数量级。真空扩散焊接加工原理图讲解图片视频

2.5真空扩散焊接时的环境状况

环境中的湿度影响散热器的钎焊质量。将高湿度组装的金属制品放入真空炉进行钎焊时，水分蒸发，放出更多的气体，散热器内部的水分蒸发，气体放出是缓慢的过程。水分需要大量蒸发热，影响散热器内部温度，水分也影响真空度，水分促进金属氧化，影响钎焊质量。因此，在进行散热器部件的表面处理、组装及钎焊之前，必须维持一定的环境湿度，或者使用烘箱进行干燥加工，控制基于环境湿度的散热器部件的表面水分含量。

真空扩散焊接缺陷的主要现象是：真空扩散焊接加工原理图讲解图片视频

1、扩散

扩散流是钎焊时钎料通过钎焊头在母材上形成的薄钎料覆盖层。

（1）扩散原因夹具在钎焊温度时需要一定的弹性和钢度，焊缝有适当的间隙，毛细管现象会吸附熔融钎料。如果夹具夹紧不紧，钎焊组件间隙过大，则无法保持钎料，产生扩散缺陷。夹具的钢度低，加热后的热变形和重力作用使钎焊组件的结合间隙增大，不能形成钎料的毛细管现象也导致了钎料的扩散。

真空扩散焊接为辐射传热，夹具热容量大，钎焊部件升温速度小，在钎料固-液相温度区间停留时间长，钎料低熔点成分挥发多，同时钎料作用时间也长，两者进一步破坏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、升降温度速度小、保温时间长等与夹具热容量大相同，钎料液体停留时间长、降温速度慢相当于延长了钎料液体的保温时间，也会产生扩散流。钎料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。

钎料的使用量多，钎料对母材的润湿性太好，钎料扩散。保温温度高，液态钎料的表面张力小，降低钎料表面张力的作用增强等，这些因素综合作用的结果，引起了钎料的扩散。工件在钎料的固液相温度区间的滞留时间长，导致扩散。

（2）去除措施可增加夹具的夹紧力，缩小钎焊组件的连接间隙。提高夹具的钢度，保证热态时连接间隙不增大。通过镂空加工来减轻工具的重量，或者用石墨代替一部分钢材来减少工具的热容量。应减少钎料用量，在连续钎焊时每炉减少钎料用量。采用分级升降温度，在钎料固一液相温度区间快速升降温度，缩短钎焊保温时间，降低钎焊保温温度，减少炉装量。

2、溶蚀

溶蚀是母材表面熔融的钎料溶解而形成的凹陷。

（1）熔蚀原因钎料与钎焊母材的不匹配，钎料与母材中的某些构成要素形成低熔点相，降低母材部分区域的固相线温度。由于夹具的热容量大或装炉量大，部件的升温速度慢，在钎料固-液相温度区间滞留时间过长，在某一温度点钎料与母相中的某一成分将低熔点的相络合，母相合金的一部分区域的熔点降低而熔融。炉温不均匀，钎料的局部温度过高，钎料的温度过高，通过钎料扩散区域的母材的低熔点成分熔融。在钎料固一液相线区间，升降温度较慢。钎焊保温时间太长。

（2）去除对策解决方案一般为钎料编号的变更。或接近钎料熔点快速升温，减少装炉量，减轻工装重量，降低钎焊温度，缩短真空钎焊保温时间。

3、产品钎焊强度低

（1）原因钎焊保温时间短，某一组元件向母材的扩散时间短。钎料固一液相区间的升温时间过长，钎料部分的成分经常挥发。真空压力过高或真空炉泄漏率大，加热时钎料或母材部分氧化。氧化膜的除去不充分。钎料或母材在碱清洗时腐蚀过度，使钎料的成分发生变化。钎料用量少，钎料润湿性差。

（2）消除措施延长保温时间，充分完成扩散。采用区间升温，在钎料固一液相区间快速升温，减少钎料低熔点成分挥发。降低真空压力，防止加热时钎料或母材再次氧化。检查设备的压力上升率。增加碱液的浓度和温度，延长碱蚀刻时间，完全去除氧化膜。降低碱液的浓度和温度（一般控制在60℃），或者缩短碱蚀刻时间，将钎料和母材分离为碱清洗，防止碱清洗时钎料的成分发生变化。增加钎料的用量，改善钎料的润湿性。

4、漏焊

钎焊泄漏是在钎料的对接部的钎焊接缝上不熔融流失钎料或钎料而形成的未焊接的间隙。真空扩散焊接加工原理图讲解图片视频

（1）原因是钎料用量不足或接缝大。如果钎焊升温速度过大，则零件变形，接缝变大，不会形成毛细管现象。钎料用量过大、钎料润湿性过好会导致钎料流失、钎料过宽。钎料固一液相线区间的升温速度慢，钎料低熔点成分的挥发改变了很多钎料成分，提高了剩余钎料的熔点，降低了钎料与母材之间的相互扩散作用。炉子安装量大或夹具设计不合理。治具过重吸热，升温速度慢。保温时间长或冷却速度慢等钎料低熔点成分挥发较多。钎料腐蚀过度，改变了其成分改变了熔点。

（2）消除措施增加钎料用量，增加夹具夹紧力，缩小连接部间隙。在钎焊前增加钎焊模块的应力消除退火工序，或分阶段升温设置等温阶段，在500℃以上快速升温。减少钎料用量