浅析铝合金板翅式散热器真空钎焊工艺

季春锋

摘 要：随着国民经济的不断增长，科学技术的不断完善，工业行业发展得到了质的飞跃。铝合金板翅式散热器作为一款先进的散热设备，被广泛的应用在各个行业领域中，其显著的优势特点在于质量轻、散热效率高以及结构简单。要想确保铝合金板翅式散热器加工生产的质量，就必须充分发挥出真空钎焊工艺的作用。加工厂要结合实际应用真空钎焊工艺过程存在的问题，及时采取有效的改善解决措施，避免散热器出现各种质量问题，无法有效满足市场用户的需求。本文将进一步对铝合金板翅式散热器真空钎焊工艺展开分析与探讨。

关键词：铝合金 板翅式散热器 真空钎焊工艺 参数

中图分类号：TG456.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）02（a）-0112-02

当前是一个经济全球化的时代，工业行业发展要与时俱进，跟上时代前进的脚步。加工企业要想生产出更多高质量的铝合金板翅式散热器产品，确保自身在最低成本下创造出最大的经济效益，同时满足市场开发与产品用户的需求，就必须对真空钎焊工艺技术展开深入研究。加工技术人员必须充分掌握了解到真空钎焊技术的基础理论知识，明确其标准工艺，合理设置好各项工艺参数，这样才能够有效保障铝合金板翅式散热器生产的安全质量性。

1 铝合金板翅式散热器真空钎焊的工作原理

在铝合金板翅式散热器实践加工生产过程中，真空钎焊技术的应用工作原理是基于真空度环境下，通过将真空炉内的温度合理控制在母材熔点之下、钎料熔点之上的范围内，这样就能够将真空炉内的钎料有效熔化成需求的液态[1]。接着采用毛细作用力促使液体状态下的钎料填满固态母材之间的空间，它们两者之间会产生相互作用，直到温度冷却凝固。当前真空钎焊技术的工作机理主要涵盖了三个工艺流程，它们分别是在真空环境条件下的氧化膜消除流程、液体状态下钎料填满固态母材空隙的流程以及液态钎料与固态母材之间相互作用的流程。

真空钎焊技术应用人员必须了解到在生产铝合金板翅式散热器时，由于铝合金材料表面容易生成一层稳定的致密氧化膜，该层膜会一定程度影响到钎焊过程中钎料与母材的结合作业，导致散热器封条密封处出现真空缝开裂问题。因此，加工人员必须高度重视铝合金材料的氧化膜去除工作，去除氧化膜的机理主要包括了以下几方面内容：（1）通过加热处理促使金属Mg有效挥发变成Mg蒸汽，从而破坏消除掉铝合金材料表层的氧化膜；（2）金属Mg的热膨胀系数远远小于铝合金热膨胀系数，通过进行加热处理，膨胀速率低的氧化膜会在第一时间开裂；（3）Mg蒸汽会与真空炉内遗留的水蒸气发生化学反应，当Si扩散到母材表层时，Mg蒸汽也会穿透氧化膜渗透到母材，这样一来膜材表层就会有效形成Al-Si-Mg低熔点合金，在熔化反应后氧化膜就会自动浮起去除；（4）通过对钎料进行熔化处理后，其产生的吸附作用能够最大化降低铝合金材料表层氧化膜强度，促使氧化膜破散同时渗入到钎料当中，这样液态钎料就可以成功湿润母材。

2 铝合金板翅式散热器真空钎焊工艺分析

2.1 真空钎焊设备特点

加工企业要想生产出高质量的铝合金板翅式散热器，就必须积极引进应用先进的真空钎焊炉设备，根据炉内加热方式的不同，我们通常将真空钎焊炉设备分为两种类型，一种是热壁真空钎焊炉，另一种则是冷壁真空钎焊炉。其中热壁真空钎焊炉是早期普遍使用的真空钎焊设备，它最为显著的特点是高效率、成本性低以及生产简单等，适用于制造各种中小零部件。弊端在于炉内温度分布不够均匀[2]，无法有效满足生产结构复杂的大型零件。而冷壁真空钎焊炉作为现代最为先进的真空钎焊炉设备，其特点是通过采用双层循环水冷结构，有效将真空室与加热器结合在一起，能够最大化提升真空环境内的热辐射率，避免炉内热量的大量消耗，从而确保炉内温度分布较为均匀。随着时间的不断推移，真空钎焊技术的不断完善，冷壁真空钎焊炉设备从以往的钟罩式结构变为了多功能结构，炉内空间大小也越来越大，从而能够满足市场制造大型零部件的需求。

2.2 铝合金板翅式散热器真空钎焊工作流程

加工厂在采用真空钎焊工艺制造铝合金板翅式散热器时，相关工作人员必须按照严格规范的工作流程展开作业，而不是完全依靠自身经验进行操作。当前，真空钎焊工艺在铝合金板翅式散热器制造中的工作流程为：（1）准备好合格的制造原料；（2）对真空钎焊炉设备进行清洁组装工作；（3）进行钎焊加工作业；（4）对制造出的成品展开质量检验工作；（5）将检查合格后的产品进行晾干和清洁操作。在选用真空炉设备时，加工厂相关人员必须结合散热器焊接实际大小、复杂程度，有针对性的选择应用真空钎焊炉设备，整个钎焊工作过程所涉及到的操作主要包括了抽真空、炉内加热、保温以及冷却等。

2.3 真空钎焊工艺参数

在铝合金板翅式散热器真空钎焊工艺应用过程中，工作人员要正确认识到该项工艺参数设置的重要性，其中，真空度是真空钎焊工艺的核心工艺参数，真空度的大小设置直接决定了最终焊接的质量[3]。因此，当加工厂长期投入使用真空钎焊炉设备时，必须事先操作该项设备让其空载运行一段时间后，再用来加工生产铝合金板翅式散热器。与此同时，真空钎焊炉设备的加热速率参数设置同样会影响到产品的焊接质量，如果加热速率过快会导致零件表层失去色泽，影响到零件表面的清洁光滑度；如果炉内升温速率太快，则会导致加工零件温度受热不均匀，促使零件发生变形现象；如果升温速率偏慢时，则会造成钎料内熔点较低的成分出现挥发问题，而熔点较高的部分则会维持固态，难以有效湿润母材，最终零件部位无法准确钎焊上。因此，真空钎焊炉设备操作人员要科学控制好钎焊保温时间和炉内温度。其中，钎焊保温时间要合理控制在加工零件达到钎料液相线温度之后3min最为合适，保温时间过短或者过长都会一定程度影响到零件焊接质量，不利于零件大批量的高质量加工生产。真空钎焊炉内的温度则要严格控制在高于钎料液相线温度、低于母材固相线温度之间，炉内温度偏低会导致钎料不能完全融化，从而促使零件钎焊接头强度太低。如果炉内温度过高，则会导致发生炉内溶蚀缺陷等问题。

当真空钎焊炉内的温度小于365℃的时候，操作人员可以进行快速提高炉内温度，此时只需要确保将真空钎焊炉内的温度与生产零件实际温度差控制在25℃以内即可。当炉内温度超过365℃后，操作人员就必须严格控制好该阶段炉内保温时间，确保Si的持续扩散工作。当炉内温度来到525℃时，金属Mg会发生升华反应，此阶段炉内温度控制要求最高，操作人员必须确保将炉内温度与加工零件的温度差控制在20℃以内。当炉内温度已经达到图中的597℃后，金属Mg几乎全部升华，铝合金表层氧化膜會消除，钎料能够有效湿润炉内母材零件，从而实现对零件的最佳钎焊作业。

3 结语

综上所述，加工厂要想制造生产出高质量的铝合金板翅式散热器产品，满足广大市场用户的需求，就必须科学应用好真空钎焊技术，配套完善相关设备，安排专业人员操作真空钎焊炉，合理设置真空钎焊工艺各项参数，按照规范流程进行操作。

参考文献

[1] 刘刚，李言军，蔡莲莲，等.铝制板翅式换热器真空钎焊技术的发展[J].科技经济市场，2014（2）：35-38.

[2] 高飞，胡琴珠，涂勇，等.铝合金板翅式散热器钎焊结构疲劳失效分析及改进[J].热加工工艺，2015（15）：65-68.

[3] 陈召松，高飞，涂勇，等.板翅式铝合金散热器真空钎焊技术的发展[J].轻合金加工技术，2013（4）：11-14，42.