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去气是指在钎焊过程中，通过加热或真空环境，使工件、钎料及夹具表面吸附的气体（如 H₂O、O₂、CO₂、油脂分解气等）以及材料内部溶解的气体（如金属中的 H、N）逸出的过程。其核心目的是：
避免气孔缺陷：气体残留会导致钎缝出现气孔、空洞，降低接头强度。
提升润湿性：去除表面吸附的气体和氧化膜，使钎料能充分铺展并与母材形成冶金结合。
防止污染：避免气体在高温下与材料反应生成杂质，影响钎焊质量。
物理脱附：表面吸附的气体在加热或真空环境中克服吸附力逸出（如室温下金属表面吸附的水蒸气，加热至 100℃以上即可脱附）。
化学分解：有机污染物（如油脂、切削液残留）在高温下分解为小分子气体（如 CO、H₂）并排出。
扩散逸出：金属内部溶解的气体（如钢中的氢）通过扩散至表面，在真空环境中逸出（需温度达到气体扩散激活能，如钢中氢扩散需加热至 300℃以上）。
| 因素 | 对去气的影响 | 控制要点 |
|---|---|---|
| 真空度 | 真空度越高，气体分压越低，去气效率越高（如 10⁻³ Pa 真空度下，气体逸出速度是 10⁻¹ Pa 的 100 倍）。 | 根据材料类型设定真空度：普通金属钎焊需 10⁻²~10⁻³ Pa，高活性金属（如钛、锆）需 10⁻⁴ Pa 以上。 |
| 加热温度 | 温度升高加速气体扩散和脱附，但需避免母材过热软化或钎料过烧（如铝合金钎焊去气温度通常为 300~400℃，低于钎料熔点 50~100℃）。 | 分段升温：低温阶段（100~200℃）去除吸附水，中温阶段（300~500℃）分解有机物，高温阶段（接近钎焊温度）去除金属内部气体。 |
| 保温时间 | 保温时间需足够让气体充分逸出，但过长会导致晶粒粗大（如不锈钢钎焊去气保温时间通常为 30~60 分钟）。 | 根据工件厚度和材料确定：厚壁件或高熔点金属需延长保温时间（如钛合金构件去气保温 1~2 小时）。 |
| 工件预处理 | 表面油污、氧化皮会阻碍气体逸出，预处理（如脱脂、喷砂、酸洗）可显著提升去气效率。 | 采用丙酮或乙醇脱脂，喷砂去除氧化皮（如铜合金钎焊前需用硝酸溶液酸洗）。 |
航空航天领域：钛合金发动机部件钎焊前需在 10⁻⁴ Pa 真空度下，300~400℃去气 2 小时，避免氢脆。
电子器件封装：陶瓷 - 金属钎焊时，去气可防止内部气体导致的芯片失效（如功率器件钎焊需在 10⁻³ Pa 下，150℃去气 1 小时）。
吸气是指在钎焊过程中，通过引入 “吸气剂” 或利用材料自身特性，主动吸附真空炉内残留气体（如 O₂、N₂、H₂），维持高真空度并净化环境的过程。其核心作用是：
维持真空稳定性：弥补真空系统泄漏或材料持续释气导致的真空度下降。
减少氧化风险：吸气剂消耗残留氧气，防止高温下母材和钎料氧化（尤其对活性金属钎焊至关重要）。
提升接头性能：净化的真空环境可避免气体与钎料反应生成脆性相（如钎焊铜时，残留氧会形成 Cu₂O 降低接头韧性）。
| 类型 | 常见材料 | 吸气机制 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| 金属吸气剂 | 钛（Ti）、锆（Zr）、铌（Nb） | 高温下与气体反应生成稳定化合物： Ti + O₂ → TiO₂，Zr + N₂ → ZrN。 | 高真空钎焊（10⁻⁴ Pa 以下），如钛合金、高温合金钎焊，通常制成箔片或颗粒放置在炉内。 |
| 非蒸散型吸气剂（NEG） | 锆铝 16（ZrAl16）、锶钡合金 | 常温下通过表面吸附气体，加热后活性增强，形成吸附层或化合物。 | 中真空钎焊（10⁻²~10⁻³ Pa），可制成块状安装在炉壁，如不锈钢钎焊炉中放置 ZrAl16 块。 |
| 蒸散型吸气剂 | 钡（Ba）、钽（Ta） | 加热时蒸发形成金属薄膜，与气体反应： Ba + H₂ → BaH₂，Ta + O₂ → Ta₂O₅。 | 超高真空钎焊（10⁻⁶ Pa 以上），如半导体器件钎焊，通过加热蒸发钡丝形成吸气膜。 |
吸气剂用量：根据炉腔体积和预期真空度计算（如 1m³ 炉腔维持 10⁻⁴ Pa 需 0.5~1kg 钛吸气剂）。
放置位置：吸气剂需靠近工件但不接触，确保气体扩散路径短（如卧式真空炉中，吸气剂可放置在加热室两侧或底部）。
激活温度：金属吸气剂需加热至激活温度（如钛吸气剂激活温度为 400~600℃，需在钎焊保温阶段保持此温度）。
吸气剂再生：部分吸气剂（如 ZrAl16）可在真空下加热至 800℃再生，重复使用（再生周期通常为 5~10 次钎焊循环）。
核工业燃料元件钎焊：使用锆吸气剂在 10⁻⁵ Pa 真空下吸附残留氮气，避免燃料包壳与氮气反应生成脆化相。
金刚石刀具钎焊：采用钛吸气剂消耗氧气，防止高温下金刚石碳化（钎焊温度 800~1000℃时，吸气剂需提前激活）。
在真空钎焊中，去气和吸气是相辅相成的工艺环节：
去气为吸气创造条件：先通过去气去除工件表面和内部气体，减少后续吸气剂负担；
吸气保障去气效果：吸气剂持续净化炉内残留气体，防止去气后的工件再次被污染；
工艺优化：对于高要求钎焊（如航空发动机叶片），需先在低真空（10⁻¹ Pa）下加热去气，再升高真空度（10⁻⁴ Pa）并激活吸气剂，确保接头无气孔且无氧化。
| 风险类型 | 原因 | 对策 |
|---|---|---|
| 去气不彻底导致气孔 | 真空度不足、升温速率过快 | 检查真空泵性能，采用阶梯式升温（如 10℃/min 升至 200℃，保温 30min 再升温）。 |
| 吸气剂失效导致氧化 | 吸气剂用量不足、未激活 | 按炉腔体积计算吸气剂用量，确保吸气剂温度达到激活点（如钛吸气剂需维持 500℃以上）。 |
| 去气与吸气时序错误 | 吸气剂提前消耗或滞后激活 | 制定时序控制程序：先抽真空去气，再在钎焊保温阶段激活吸气剂（如温度达到钎焊温度后保持 10 分钟再激活）。 |
通过精准控制去气与吸气工艺，可显著提升真空钎焊的接头强度、致密性和可靠性，尤其在高端制造领域（如航空航天、半导体）中不可或缺。
