不銹鋼(gang)的爐中釬焊一般(ban)是在某種保護性氣氛(fen)下(xia)或真空中進(jin)行,保護氣氛(fen)有氫氣、分解氨和氬(ya)氣。
干燥的氫氣或分解氨常用做爐中釬焊不銹鋼時的還原性保護氣氛,它們可還原不銹鋼表面的氧化膜,并保護不銹鋼表面在釬焊時不再氧化。一般要求氫氣或分解氨的露點低于-40℃,但也要考慮保護氣體的露點要與釬焊溫度及母材的成分相適應。釬焊溫度越低、不銹鋼表面氧化膜越穩定,要求氫氣露點越低,見圖3-4。使用分解氨作保護氣氛時,必須保證NH3完全分解,避免殘余的NH3使不銹鋼表面氮化。

使用氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)或(huo)分(fen)解(jie)氨(an)(an)作(zuo)保(bao)(bao)護氣(qi)(qi)(qi)氛的好處是:可實現釬(han)焊爐的連續工作(zuo),便于大批量(liang)生產(chan)(chan);釬(han)焊過程中不(bu)需(xu)使用釬(han)劑,且焊后工件(jian)光亮,無(wu)需(xu)任何焊后工件(jian)表(biao)面清理(li)工作(zuo);可配合選用的釬(han)料(liao)品種多;在批量(liang)生產(chan)(chan)條(tiao)件(jian)下焊接成本低。但(dan)是使用氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)或(huo)分(fen)解(jie)氨(an)(an)作(zuo)保(bao)(bao)護氣(qi)(qi)(qi)氛時要注(zhu)意生產(chan)(chan)安全,當空氣(qi)(qi)(qi)中混有4%~74%的氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)或(huo)12.5%~27%氨(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)時,會因燃燒而產(chan)(chan)生爆炸。
作為惰性(xing)氣(qi)體,氬氣(qi)可用作爐(lu)中釬(han)焊不(bu)銹鋼(gang)時的保(bao)護氣(qi)氛(fen)。與氫氣(qi)和(he)分解(jie)氨不(bu)同,氬氣(qi)不(bu)具(ju)有還(huan)原性(xing),只是利用其惰性(xing)保(bao)護不(bu)銹鋼(gang)表(biao)面在(zai)釬(han)焊過程中不(bu)氧(yang)(yang)化,所以(yi)不(bu)銹鋼(gang)進(jin)爐(lu)釬(han)焊前必須徹底清除其表(biao)面的氧(yang)(yang)化膜,并且一般要求氬氣(qi)的露點低于-40℃。
使用(yong)氬氣作(zuo)保護(hu)氣氛一般是因(yin)為以下某(mou)種或(huo)多種原因(yin):①. 可(ke)采用(yong)含高(gao)蒸汽壓(ya)元素的(de)釬(han),如錳基釬(han)料(liao)或(huo)含錳較多的(de)釬(han)料(liao);②. 單件(jian)或(huo)小批量(liang)釬(han)焊時(shi),設備(bei)成(cheng)本低;③. 不銹鋼(gang)與異種材釬(han)焊時(shi)避免某(mou)些材料(liao)與爐內氣氛的(de)反應,如在含氫(qing)(qing)氣氛中釬(han)焊連接不銹鋼(gang)與鈦(tai)合金時(shi),鈦(tai)金吸氫(qing)(qing)并與氫(qing)(qing)反應;④. 生產過程安全。
使用氬氣作保護氣氛時,常見的做法是將真空爐抽至高真空后(10-2~10-3Pa)充入少量氬氣,關閉爐體氣閥后升溫。或者在特制的密封容器內通人流動的氬氣,將空氣趕凈后,容器放入馬弗爐內加熱。也可在趕凈空氣后,關閉氣路,容器放人馬弗爐內加熱,但在升溫過
程中要(yao)隨時注意(yi)容器(qi)內的(de)壓力(li),當容器(qi)內壓力(li)超(chao)過大氣(qi)壓較多(duo)時應隨時放出一(yi)(yi)些氣(qi)體,以(yi)保證容器(qi)完好和生(sheng)產安(an)全。使用(yong)特制的(de)容器(qi)還有另一(yi)(yi)個便利:當使用(yong)未經凈化的(de)普(pu)通(tong)瓶裝(zhuang)氬氣(qi)時,可向釬焊爐內通(tong)入少(shao)許(xu)BF3氣(qi)體釬劑,或(huo)加入少(shao)許(xu)氟硼(peng)酸(suan)鉀,氟硼(peng)酸(suan)鉀在800~900℃分解產生(sheng)BF3.BF3可以(yi)去除金屬表面的(de)氧(yang)化物(wu),促(cu)進(jin)釬料的(de)潤濕。氣(qi)體釬劑的(de)使用(yong)濃度一(yi)(yi)般控制在0.1%~0.001%(體積(ji)分數),避免焊后形成殘渣。氟化物(wu)對人體有害(hai),要(yao)注意(yi)工(gong)作場地的(de)通(tong)風。
在真空爐中釬焊不銹鋼是一種常用且理想的方法。釬焊不銹鋼時一般要求真空度達到10-2~10-3Pa,并且要求真空爐的氣體泄漏率小于10-2Pa/s.使用真空爐釬焊不銹鋼的好處是:可避免不銹鋼的氧化;可避免釬焊爐內氣氛對母材的不良影響;真空爐升、降溫速度慢,工件不變形或變形量很小;無論以何種方式添加釬料均不會在接頭內形成氣孔;無需消耗保護氣體;無需氣體凈化裝置;無安全隱患;帶有充氣及快冷風扇置的真空爐同樣具有較高的生產率,并可實現釬焊與焊后工件熱處理的結合。
在氫氣或分解氨氣氛爐中釬焊不銹鋼可使用紫銅、銅基、銀基、錳基、鎳基和金基釬料。在氬氣氛爐中釬焊不銹鋼可使用銅基、銀基、錳基、金基釬料。在真空爐中釬焊不銹鋼可采用紫銅、不含易蒸發元素(Zn、Cd)或僅含少量高蒸汽壓元素(Mn)的銅基和銀基釬料、鎳基釬料和金基釬料。使用鎳基釬料釬焊不銹鋼薄件時,要選擇對母材溶蝕傾向小的釬料。
爐中(zhong)(zhong)釬(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)時(shi)(shi)影(ying)響釬(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接(jie)頭(tou)性(xing)能,特別是力(li)學(xue)性(xing)能的(de)主要工藝參數包釬(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)溫度(du)(du)(du)(du)、保(bao)(bao)(bao)(bao)溫時(shi)(shi)間。釬(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)溫度(du)(du)(du)(du)一(yi)般選擇在釬(han)(han)(han)(han)(han)料(liao)(liao)(liao)(liao)液相(xiang)線(xian)溫度(du)(du)(du)(du)以上(shang)50~100℃,保(bao)(bao)(bao)(bao)溫時(shi)(shi)間在5~10min.當工件較大時(shi)(shi),可在升(sheng)溫過程中(zhong)(zhong)釬(han)(han)(han)(han)(han)料(liao)(liao)(liao)(liao)固(gu)相(xiang)線(xian)溫度(du)(du)(du)(du)以下(xia)某(mou)(mou)溫度(du)(du)(du)(du)保(bao)(bao)(bao)(bao)溫一(yi)段(duan)時(shi)(shi)間,確保(bao)(bao)(bao)(bao)工件溫度(du)(du)(du)(du)均(jun)勻(yun)。使用鎳(nie)基(ji)釬(han)(han)(han)(han)(han)料(liao)(liao)(liao)(liao)時(shi)(shi),除了釬(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)溫度(du)(du)(du)(du)和(he)保(bao)(bao)(bao)(bao)溫時(shi)(shi)間外,釬(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)間隙也是接(jie)頭(tou)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)和(he)塑性(xing)的(de)決定因素之一(yi)。圖(tu)3-5、圖(tu)3-6顯示(shi)了三(san)種鎳(nie)基(ji)釬(han)(han)(han)(han)(han)料(liao)(liao)(liao)(liao)釬(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)不銹鋼(gang)時(shi)(shi)釬(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接(jie)頭(tou)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)與釬(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)間隙的(de)關(guan)系。為(wei)降低(di)釬(han)(han)(han)(han)(han)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)熔點,鎳(nie)基(ji)釬(han)(han)(han)(han)(han)料(liao)(liao)(liao)(liao)中(zhong)(zhong)含有(you)較多(duo)的(de)硼、硅(gui)、磷,它們在釬(han)(han)(han)(han)(han)料(liao)(liao)(liao)(liao)組(zu)織中(zhong)(zhong)以脆(cui)性(xing)的(de)硼化物、硅(gui)化物、磷化物形(xing)式存(cun)在。釬(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)時(shi)(shi)在一(yi)定的(de)釬(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)溫度(du)(du)(du)(du)和(he)保(bao)(bao)(bao)(bao)溫時(shi)(shi)間下(xia),當釬(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)間隙小(xiao)于某(mou)(mou)一(yi)數值,硼、硅(gui)、磷向(xiang)(xiang)母(mu)材擴散充(chong)分(fen),凝(ning)固(gu)后釬(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)組(zu)織為(wei)鎳(nie)基(ji)固(gu)溶體,釬(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)高、塑性(xing)好,此(ci)數值稱作(zuo)該釬(han)(han)(han)(han)(han)料(liao)(liao)(liao)(liao)在此(ci)釬(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)溫度(du)(du)(du)(du)和(he)保(bao)(bao)(bao)(bao)溫時(shi)(shi)間下(xia)的(de)最大釬(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)間隙。當釬(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)間隙超過最大間隙,釬(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)硼、硅(gui)、磷向(xiang)(xiang)母(mu)材擴散不充(chong)分(fen),釬(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)會存(cun)在脆(cui)性(xing)化合物,釬(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)和(he)塑性(xing)都會下(xia)降。而且在一(yi)定范(fan)圍內,釬(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)越寬,釬(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)脆(cui)性(xing)相(xiang)越多(duo),接(jie)頭(tou)的(de)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)和(he)塑性(xing)越低(di)。

在釬(han)(han)(han)焊實際(ji)部(bu)件(jian)時(shi),有時(shi)部(bu)件(jian)加工精度或裝(zhuang)配精度很(hen)難保(bao)證(zheng)釬(han)(han)(han)縫(feng)間(jian)(jian)(jian)隙(xi)很(hen)小,適(shi)當(dang)地提高釬(han)(han)(han)焊溫(wen)(wen)(wen)度或延長保(bao)溫(wen)(wen)(wen)時(shi)間(jian)(jian)(jian)可(ke)增大(da)(da)(da)(da)最大(da)(da)(da)(da)釬(han)(han)(han)焊間(jian)(jian)(jian)隙(xi),見(jian)圖3-7。當(dang)在高溫(wen)(wen)(wen)下長時(shi)間(jian)(jian)(jian)保(bao)溫(wen)(wen)(wen)造成(cheng)母(mu)材晶粒過(guo)分長大(da)(da)(da)(da)或釬(han)(han)(han)料(liao)對母(mu)材溶蝕過(guo)度時(shi),也可(ke)在焊后接頭冷卻到某一較低溫(wen)(wen)(wen)度保(bao)溫(wen)(wen)(wen),通過(guo)擴散消除釬(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)的脆性相而增大(da)(da)(da)(da)最大(da)(da)(da)(da)釬(han)(han)(han)焊間(jian)(jian)(jian)隙(xi),見(jian)圖3-8。但由于磷原子較大(da)(da)(da)(da),向(xiang)母(mu)材中(zhong)擴散困難,這些措施(shi)對Ni-Cr-P和Ni-P這類釬(han)(han)(han)料(liao)作用不大(da)(da)(da)(da)。

爐中釬焊時為控制釬料不流到接頭外其他部位或造成工件與卡具的粘連,可在防止釬料潤濕處涂止焊劑。釬焊不銹鋼時可以用TiO2、Y2O3或云母粉與乙醇混和后做止焊劑。

