高频钎焊

工艺

高频钎焊是指通过加热的方法将焊缝加热到合金钎料熔化的温度，但是此时被焊接的金属仍然未到达熔化温度，低熔点合金通过强大的表面张力将两个金属粘连在一起，冷却后就形成固体焊缝。

简介

随着空间技术、火箭、导弹、宇航、雷达等技术的发展，微波电子行波管作为相应系统的关键器件也在不断发展。不锈钢材料由于具有良好的弹性、导热性，无磁等特性，在微波电子领域得到了广泛应用。在微波电子行波管特别是在其高频系统中，就采用了多种形状复杂、尺寸细小而精密的不锈钢零件。在实际应用中，这些不锈钢零件需要采用钎焊的方法连接起来，但是，由于不锈钢零件钎焊性相对较差、而零件的钎焊又必须满足高强度、高的真空气密性并易于实现批量化生产的要求，因此不锈钢零件的钎焊就自然成为行波管制造的关键工序。要满足钎焊要求，首先需要解决选用何种钎焊方法的问题。

不锈钢钎焊方法的选择

不锈钢的钎焊方法有多种，如钎剂钎焊法、充氢钎焊法、真空钎焊法等。虽然这些方法都能达到连接零件的目的，但是分析认为，这几种工艺均不宜采用。原因在于，钎剂钎焊会粘污器件内部，不易清除;吸附的氢气难以被管中的吸气剂吸收，给器件带来除气不彻底的问题；真空钎焊法需要把所焊接物体及其周围全部加热，对于本身尺寸就较小的行波管而言，这种大范围加热会直接损伤管子已装配的零部件（如陶瓷与金属封接件、慢波线、收集极、集中衰减器、输入、输出组件等），造成组件变形和陶瓷炸裂等一系列问题。

高频钎焊法是利用高频电流流过金属产生的热量，使钎料熔化并填满被焊零件间隙，凝固后形成不可拆卸的接头。这种方法由于是对被焊件进行局部加热，加热速度快，因此该方法特别适合于小型零件的批量化生产。

不锈钢高频钎焊用焊料

金属间高频钎焊时，钎焊零件是依靠熔化的焊料润湿、填满接头间隙并凝固后而连接的，因此，钎焊接头质量的好坏在很大程度上取决于焊料的性育琶。

当前在电真空器件制造中，高频钎焊金属用的焊料种类很多，选用焊料时通常要考虑焊料的熔点至少要比被焊金属的熔点低60℃左右，要比器件烘烤、排气的温度或老炼及运行时的温度高100℃以上，焊料还应满足产品的工作要求，如对焊缝焊料的机械性能（包括高温、常温或低温下的强度、冲击韧性）和物理及化学性能（包括导电、导热、抗氧化性、抗腐蚀性等）方面的要求。

不锈钢高频钎焊工艺

不锈钢成分中含有铬，而铬对氧特别敏感，易形成氧化铬，当零件表面呈现这种状态时，焊料的润湿性就很差，钎焊接头就会发生漏气。为获得优质的钎焊接头，首先要解决去除或避免氧化铬的问题。

在电真空器件制造过程中，由于电子管内的不锈钢零件要经受450-700℃的长时间加热，如：1Cr18Ni9不锈钢在奥氏体晶界将会析出碳化铬，在上述温度下，会形成晶粒边界上贫铬现象。为解决这个问题，以往生产中常采用不锈钢表面镀镍的方法。

一般的不锈钢镀镍工艺需要2-4h完成，镀层厚度可达20μm以上，如果焊接方法采用不当会出现焊缝起皮现象。经过改进，采用了一种新的镀镍工艺即冲击镀镍工艺，数分钟镀层可达2μm左右。经过制管试验焊料流散很好，焊缝牢固，而且不会出现起皮现象。在实践工作中，偶尔也会出现焊料流散不太好，漏气现象，出现这种状况，也有补救的方法，再用十几秒钟刷镀一下，经过多次实践证明，此种方法比较适用于真空微波行波管的高频钎焊。冲击镀镍高频钎焊工艺简单，操作容易，快捷，用普氢节省开支，有利于产品批量生产。

为获得优质的钎焊接头，不锈钢高频钎焊的主要工艺包括钎焊温度，保温时间，钎焊间隙和焊料流散等工艺。钎焊温度是决定焊缝质量的关键，它既要保证焊料能最大程度充分液化并流动，又要保证基金属的温度不要过高。根据焊料化学成分的不同，焊料熔化温度也不同，一般应高于焊料的液相线，确保在钎焊温度下焊料的熔化，流动性和湿润性处于最佳状态。

钎焊时间决定了焊料中元素对基金属的流散程度，是影响钎焊接头的一个重要因素。如钎焊时间太短，焊料在基金属上得不到充分的流散，就直接影响了焊接质量。当钎焊时间达到一定值后，焊料对基金属的熔解达到饱和，再延长保温时间，在基金属熔解厚度基本保持恒定，反而会造成焊料中的某些元素的挥发，影响焊缝的质量。因此，保温时间应在保证焊料充分流散和润湿被焊基金属的前提下，要尽量短的原则。

钎焊间隙决定了焊料的流散性，从而会对钎焊接头机械性能有很大的影响，这同基金属材料与焊料的相互作用的特性有关。例如，焊料在熔化状态时，对基金属材料润湿较好，但与基金属相互作用不强烈，这种情况下，接头的间隙可考虑小些，而当焊料与基金属相互作用强烈，由于基金属融入焊料的流点逐渐升高，如果焊接温度还不变时，则焊料流动性能将会下降，针对这种情况焊接接头的间隙要适当大。对于银焊料来说，焊缝的大小宜为0.05-0.08mm。在保护气体中铜焊料焊接时，焊缝的大小不应超过0.012mm。要获得高质量高可靠性的钎焊接头，控制间隙是绝对必要的。

该工艺不用钎剂，也无需昂贵、复杂的设备，就用平常采用的高频钎焊设备，因此避免了钎剂对器件的污染，也缩短了工作周期，还保持了不锈钢管壳原有的性能，同时零件表面可以保持全过程的清洁度。

采用高频钎焊不锈钢最大的优点是局部加热速度快，氧化铬还没有分解，焊料已经流散完成并迅速降温，保证了焊缝的牢固性。

不锈钢高频钎焊用模、夹具

微波电子管的结构复杂，零件要按设计结构尺寸进行组装，并要求固定，以免在焊接中零件相互发生移动位置，复杂的结构要求就要使用各种模夹具作为辅助工具来固定。靠近感应加热器的模具，应尽可能少用金属或磁性材料，以利于减少高频能量损耗及使得模具本身的温度增高。模、夹具还应考虑到流失到外边的焊料将模、夹具焊住及模具与基金属热膨胀系数的不同，在高温时模具的松动或造成零件变形，所以，采用无磁不锈钢做模、夹具，模、夹具应经高温在湿氢中处理，在表面生成墨绿色的氧化膜不锈钢，一般液态焊料就不会再沾模夹具了。在模、夹具材料的选择上应考虑热膨胀系数等于或小于钎焊材料的热膨胀系数。

总结

通过冲击镀镍工艺，采用适当的钎焊温度、保温时间、钎焊间隙等工艺，对微波电子行波管复杂结构的不锈钢零件进行高频感应钎焊，结果表明，可以达到理想的焊接效果。

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