不銹鋼的爐(lu)中釬焊一(yi)般是在某種保護性氣氛(fen)下(xia)或真(zhen)空中進行(xing),保護氣氛(fen)有氫氣、分解(jie)氨和(he)氬氣。
干燥的氫氣或分解氨常用做爐中釬焊不(bu)銹鋼(gang)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(shi)用(yong)(yong)氫氣(qi)(qi)或(huo)分解氨作(zuo)(zuo)保(bao)護氣(qi)(qi)氛的(de)(de)好處(chu)是:可實(shi)現釬(han)焊爐的(de)(de)連續工(gong)作(zuo)(zuo),便于大批(pi)量生產;釬(han)焊過程中不需(xu)使(shi)用(yong)(yong)釬(han)劑,且焊后工(gong)件(jian)光亮,無需(xu)任何焊后工(gong)件(jian)表面清理工(gong)作(zuo)(zuo);可配合選(xuan)用(yong)(yong)的(de)(de)釬(han)料品種多;在批(pi)量生產條件(jian)下(xia)焊接(jie)成本低。但(dan)是使(shi)用(yong)(yong)氫氣(qi)(qi)或(huo)分解氨作(zuo)(zuo)保(bao)護氣(qi)(qi)氛時要注意生產安全,當空氣(qi)(qi)中混有4%~74%的(de)(de)氫氣(qi)(qi)或(huo)12.5%~27%氨氣(qi)(qi)時,會因燃(ran)燒而產生爆炸。
作為惰性(xing)氣(qi)體,氬(ya)氣(qi)可用(yong)作爐(lu)(lu)中釬(han)(han)焊(han)不(bu)銹鋼時的保(bao)護氣(qi)氛。與氫氣(qi)和分解氨(an)不(bu)同,氬(ya)氣(qi)不(bu)具有還原性(xing),只是利用(yong)其惰性(xing)保(bao)護不(bu)銹鋼表面在釬(han)(han)焊(han)過程中不(bu)氧(yang)化(hua),所以不(bu)銹鋼進爐(lu)(lu)釬(han)(han)焊(han)前(qian)必須徹底清除其表面的氧(yang)化(hua)膜,并(bing)且一般要求氬(ya)氣(qi)的露點低于(yu)-40℃。
使用氬氣(qi)作保護氣(qi)氛(fen)一般是因為以下某(mou)種(zhong)或多種(zhong)原因:①. 可(ke)采(cai)用含高蒸汽壓元(yuan)素(su)的(de)釬(han)(han)(han),如(ru)錳(meng)基(ji)釬(han)(han)(han)料(liao)(liao)或含錳(meng)較多的(de)釬(han)(han)(han)料(liao)(liao);②. 單件或小批量釬(han)(han)(han)焊(han)(han)時(shi),設備成本低;③. 不銹鋼與(yu)異種(zhong)材(cai)(cai)釬(han)(han)(han)焊(han)(han)時(shi)避免某(mou)些材(cai)(cai)料(liao)(liao)與(yu)爐內氣(qi)氛(fen)的(de)反應,如(ru)在含氫氣(qi)氛(fen)中釬(han)(han)(han)焊(han)(han)連接不銹鋼與(yu)鈦合金時(shi),鈦金吸氫并與(yu)氫反應;④. 生產過程安(an)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
程中要隨時注意容(rong)器(qi)(qi)內的壓力,當(dang)容(rong)器(qi)(qi)內壓力超過(guo)大氣(qi)(qi)壓較多時應(ying)隨時放(fang)出一(yi)些氣(qi)(qi)體(ti),以(yi)保證(zheng)容(rong)器(qi)(qi)完(wan)好和(he)生產安全。使(shi)用特制(zhi)(zhi)的容(rong)器(qi)(qi)還有另一(yi)個便(bian)利:當(dang)使(shi)用未經(jing)凈化的普通瓶(ping)裝(zhuang)氬氣(qi)(qi)時,可向(xiang)釬(han)(han)焊爐內通入少(shao)許BF3氣(qi)(qi)體(ti)釬(han)(han)劑(ji),或加入少(shao)許氟硼酸(suan)鉀,氟硼酸(suan)鉀在800~900℃分解產生BF3.BF3可以(yi)去(qu)除(chu)金屬表(biao)面(mian)的氧化物,促進釬(han)(han)料的潤濕。氣(qi)(qi)體(ti)釬(han)(han)劑(ji)的使(shi)用濃(nong)度一(yi)般控制(zhi)(zhi)在0.1%~0.001%(體(ti)積分數(shu)),避免焊后形(xing)成殘渣(zha)。氟化物對人體(ti)有害,要注意工作場地的通風。
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)(zhong)釬(han)(han)(han)焊(han)(han)時(shi)影響釬(han)(han)(han)焊(han)(han)接頭(tou)性(xing)(xing)能(neng),特別是(shi)力學性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)主要工(gong)藝參數(shu)包(bao)釬(han)(han)(han)焊(han)(han)溫(wen)(wen)度(du)、保溫(wen)(wen)時(shi)間(jian)(jian)(jian)。釬(han)(han)(han)焊(han)(han)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般選擇在(zai)釬(han)(han)(han)料(liao)液相線(xian)溫(wen)(wen)度(du)以上(shang)50~100℃,保溫(wen)(wen)時(shi)間(jian)(jian)(jian)在(zai)5~10min.當工(gong)件較大(da)時(shi),可在(zai)升溫(wen)(wen)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)釬(han)(han)(han)料(liao)固相線(xian)溫(wen)(wen)度(du)以下(xia)某(mou)溫(wen)(wen)度(du)保溫(wen)(wen)一(yi)段時(shi)間(jian)(jian)(jian),確保工(gong)件溫(wen)(wen)度(du)均勻。使用(yong)鎳(nie)基(ji)釬(han)(han)(han)料(liao)時(shi),除了釬(han)(han)(han)焊(han)(han)溫(wen)(wen)度(du)和(he)保溫(wen)(wen)時(shi)間(jian)(jian)(jian)外,釬(han)(han)(han)縫(feng)間(jian)(jian)(jian)隙(xi)也(ye)是(shi)接頭(tou)強度(du)和(he)塑性(xing)(xing)的(de)(de)決定因素(su)之一(yi)。圖3-5、圖3-6顯示了三種鎳(nie)基(ji)釬(han)(han)(han)料(liao)釬(han)(han)(han)焊(han)(han)不(bu)銹鋼時(shi)釬(han)(han)(han)焊(han)(han)接頭(tou)強度(du)與(yu)釬(han)(han)(han)縫(feng)間(jian)(jian)(jian)隙(xi)的(de)(de)關系。為降低(di)釬(han)(han)(han)料(liao)的(de)(de)熔點,鎳(nie)基(ji)釬(han)(han)(han)料(liao)中(zhong)(zhong)(zhong)含有較多(duo)的(de)(de)硼(peng)(peng)、硅、磷(lin)(lin),它們在(zai)釬(han)(han)(han)料(liao)組織(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)以脆性(xing)(xing)的(de)(de)硼(peng)(peng)化(hua)物、硅化(hua)物、磷(lin)(lin)化(hua)物形式存在(zai)。釬(han)(han)(han)焊(han)(han)時(shi)在(zai)一(yi)定的(de)(de)釬(han)(han)(han)焊(han)(han)溫(wen)(wen)度(du)和(he)保溫(wen)(wen)時(shi)間(jian)(jian)(jian)下(xia),當釬(han)(han)(han)縫(feng)間(jian)(jian)(jian)隙(xi)小于(yu)某(mou)一(yi)數(shu)值(zhi),硼(peng)(peng)、硅、磷(lin)(lin)向母材(cai)擴(kuo)散(san)充(chong)(chong)分,凝(ning)固后釬(han)(han)(han)縫(feng)組織(zhi)為鎳(nie)基(ji)固溶體(ti),釬(han)(han)(han)縫(feng)強度(du)高、塑性(xing)(xing)好,此(ci)(ci)數(shu)值(zhi)稱作該(gai)釬(han)(han)(han)料(liao)在(zai)此(ci)(ci)釬(han)(han)(han)焊(han)(han)溫(wen)(wen)度(du)和(he)保溫(wen)(wen)時(shi)間(jian)(jian)(jian)下(xia)的(de)(de)最(zui)(zui)大(da)釬(han)(han)(han)焊(han)(han)間(jian)(jian)(jian)隙(xi)。當釬(han)(han)(han)縫(feng)間(jian)(jian)(jian)隙(xi)超過(guo)最(zui)(zui)大(da)間(jian)(jian)(jian)隙(xi),釬(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)硼(peng)(peng)、硅、磷(lin)(lin)向母材(cai)擴(kuo)散(san)不(bu)充(chong)(chong)分,釬(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)會(hui)存在(zai)脆性(xing)(xing)化(hua)合物,釬(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)強度(du)和(he)塑性(xing)(xing)都會(hui)下(xia)降。而且在(zai)一(yi)定范圍內,釬(han)(han)(han)縫(feng)越寬,釬(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)脆性(xing)(xing)相越多(duo),接頭(tou)的(de)(de)強度(du)和(he)塑性(xing)(xing)越低(di)。

在(zai)釬(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)實際部件時(shi),有時(shi)部件加工精度或(huo)裝配精度很難保(bao)證(zheng)釬(han)(han)(han)(han)縫間隙(xi)很小,適當(dang)(dang)地提高(gao)釬(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)溫(wen)(wen)度或(huo)延長(chang)保(bao)溫(wen)(wen)時(shi)間可(ke)(ke)增(zeng)大最大釬(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)間隙(xi),見圖(tu)3-7。當(dang)(dang)在(zai)高(gao)溫(wen)(wen)下長(chang)時(shi)間保(bao)溫(wen)(wen)造(zao)成母(mu)(mu)材晶粒過分(fen)長(chang)大或(huo)釬(han)(han)(han)(han)料對母(mu)(mu)材溶蝕(shi)過度時(shi),也(ye)可(ke)(ke)在(zai)焊(han)(han)后接頭冷卻到某一(yi)較低(di)溫(wen)(wen)度保(bao)溫(wen)(wen),通過擴散(san)(san)消除釬(han)(han)(han)(han)縫中(zhong)的脆性相而增(zeng)大最大釬(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)間隙(xi),見圖(tu)3-8。但由于磷原子較大,向(xiang)母(mu)(mu)材中(zhong)擴散(san)(san)困難,這些措(cuo)施對Ni-Cr-P和Ni-P這類釬(han)(han)(han)(han)料作(zuo)用不大。

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。

