产生气孔的原因及其影响分析

气孔是由于液体金属中溶解的或冶金反应所产生的气体，在结晶凝固时未能逸出所致。而焊接铜及铜合金时产生气孔的气体，一般公认为最主要的是氢。

氢在铜中溶解度与温度的关系如图11-1所示。

图11-1 氢在铜中的溶解度与温度的关系（氢的压力为101.325kPa）

由图11-1可知，氢在铜中的溶解度是随温度降低而下降的。例如：

1600℃时氢在100g铜中的溶解度为28.1cm³/100g；

1083℃时氢在100g铜中的溶解度为4cm³/100g；

700℃时氢在100g铜中的溶解度为1cm³/100g。

焊接铜及铜合金时，由于温度很高，焊缝中溶解了大量的氢。在冷却时，随着氢在铜中溶解度的降低，溶解在铜中的氢要通过扩散向熔池外逸出。但一般焊接是在局部加热的条件下进行，故焊接区与其周围的温度梯度很大，而且铜及铜合金的导热性大都很高，因此冷却速度很快，这样，溶解在铜中的氢往往来不及全部逸出（实验证明，焊缝温度下降到700℃时，在固态铜中剩余的氢仍可高达14cm³/100g铜），因而造成氢在铜中的过饱和状态。当遇到有利于气体聚集的核心时，铜中过剩的氢就会聚集在一起产生气孔。如果在凹凸不平的熔合面处找到气孔形成的核心，则产生熔合区的气孔；如果在焊缝中树枝状晶粒的边界找到聚集的核心，就会在焊缝中产生气孔。

实际上，除了铜中的过饱和氢扩散形成气孔外，如果铜中还有其他过剩气体（如CO、SO₂等）的存在，则这些气体也会扩散，配合氢一同促使气孔的形成。(www.xing528.com)

另外，当熔池中存在氧化亚铜（Cu₂ O）时，它也会与氢或其他气体发生化学反应而产生不溶于铜液的气体产物，这也是焊接铜及铜合金时产生气孔的重要原因。

在熔池的结晶后期，枝状晶间出现Cu₂ O（Cu₂ O与Cu形成共晶，其熔点略低于铜的熔点，故结晶时，熔点较高的纯铜先结晶，而结晶后期，在枝状晶间容易存在Cu₂ O），它与溶解于熔池中的氢起下列化学反应：

所产生的水蒸气不溶于铜，当其在结晶后期来不及逸出液体金属时，就会在焊缝的枝状晶界上析出而形成气孔。

这种化学反应的程度，与液态金属中的氢和氧化亚铜的浓度有关。

也有人认为，除氢以外，如果焊接区存在CO，则CO也溶解于液态铜中，并与氧化亚铜发生下列反应：

所产生的CO₂不溶于铜，这种气体如果在结晶后期来不及逸出，则也有形成气孔的可能。

焊接黄铜时，产生气孔的原因除了上述原因外，还与锌的蒸发和氧化有关。