真空釬焊過程中，氮氣的作用是什么

在真空釬焊爐工作過程中，氮氣的主要作用是在冷卻階段充入爐內(nèi)，作為保護氣氛，防止高溫工件在降溫過程中發(fā)生氧化和變色。

真空釬焊材料成品展示

以下是詳細(xì)解釋：

真空階段的核心作用：

真空釬焊爐的真空環(huán)境本身是釬焊過程的核心。通過抽真空，爐腔內(nèi)的氧氣、水蒸氣和其他活性氣體被大量去除。

這防止了金屬母材和釬料在加熱和釬焊高溫保溫過程中發(fā)生氧化。氧化會嚴(yán)重影響釬料的潤濕性和流動性，導(dǎo)致釬焊接頭質(zhì)量差(如未焊透、氣孔、夾雜等)。

真空還有助于去除工件表面吸附的氣體、油污分解產(chǎn)物以及某些金屬氧化物(在特定條件下可能被還原)，從而獲得清潔、活性高的表面，促進釬料的良好鋪展和結(jié)合。

小型真空釬焊爐

冷卻階段引入氮氣的關(guān)鍵作用：

當(dāng)釬焊保溫階段結(jié)束，開始進入降溫冷卻階段時，雖然爐內(nèi)是真空狀態(tài)，但高溫(通常在600°C以上)的工件表面化學(xué)活性仍然很高。

如果此時直接向爐內(nèi)充入空氣(破真空)，空氣中的氧氣會立即與熾熱的金屬表面發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)，導(dǎo)致工件表面嚴(yán)重氧化、變色(發(fā)藍、發(fā)黑)，甚至可能影響材料的性能或后續(xù)處理(如電鍍)。

解決方案：充入氮氣（N?）

1、保護氣氛： 在工件溫度降到安全水平(通常低于400-500°C，具體取決于材料)之前，向真空爐內(nèi)充入高純度(通常要求露點很低，如<-40°C)的氮氣，使?fàn)t內(nèi)恢復(fù)正壓(常壓或略高于常壓)。

2、隔絕氧氣： 充入的氮氣填充了爐腔，將殘留的微量氧氣稀釋并隔離，同時在工件周圍形成惰性環(huán)境。

3、防止氧化： 氮氣本身是惰性氣體(對于大多數(shù)常用釬焊金屬如不銹鋼、碳鋼、銅合金、鎳合金等而言)，它不會在高溫下與這些金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而有效保護工件在緩慢冷卻至安全溫度的過程中不發(fā)生氧化和變色。

4、加速冷卻（輔助作用）： 相比真空狀態(tài)(主要靠輻射散熱)，充入氮氣后，氣體對流換熱開始起作用，可以比純真空冷卻更快地將熱量從工件和爐內(nèi)結(jié)構(gòu)帶走，從而在一定程度上加速冷卻過程，提高生產(chǎn)效率。但這通常是次要目的，主要目的還是防氧化。

為什么選擇氮氣？

1、惰性： 對大多數(shù)常用金屬在冷卻溫度范圍內(nèi)是惰性的。

2、成本： 相較于氬氣、氦氣等其他惰性氣體，氮氣是最經(jīng)濟實惠的選擇，大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用成本優(yōu)勢明顯。

3、易得性： 制氮技術(shù)成熟，高純度氮氣容易獲得。

4、安全性： 無毒無味，相對安全(但高濃度下仍有窒息風(fēng)險，需注意安全操作)。

真空釬焊爐設(shè)備

總結(jié)：

在真空釬焊爐工作過程中，真空環(huán)境負(fù)責(zé)在加熱和釬焊過程中防止氧化并清潔表面。而氮氣則是在關(guān)鍵的冷卻階段（高溫區(qū)）被引入，作為保護氣氛，防止熾熱的工件在降溫時接觸空氣而氧化變色。 它是確保工件最終獲得光亮、清潔表面和保持材料性能的關(guān)鍵步驟之一。

使用氮氣主要是基于其惰性(對多數(shù)金屬)和顯著的經(jīng)濟性。對于極少數(shù)可能與氮發(fā)生反應(yīng)(如形成氮化物)的特殊高溫合金或鈦合金，則可能需要使用氬氣作為冷卻保護氣。

金剛石真空釬焊爐

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