金属蒸气破坏铝氧化膜的真空环境实验

自从Miller^[90，91]发现镁蒸气在真空钎焊中有促进钎料的流动性以来，这种使用镁作活化剂的方法已成为常规真空钎焊铝的正式工艺。究竟镁蒸气在真空钎焊中起何种作用以及除镁以外还有何种金属蒸气可以起到类似的作用，Alcoa公司的实验室对此做了系统的工作。Terrill^[84]报道了这个工作的内容。报告表明，在真空条件下，Mg除了进一步消除残存的氧与水外，主要是能还原Al₂O₃膜而使其产生破坏。实验以16个元素的蒸气考察对钎焊过程的影响：在Pr、Sc、Sm、Ca、Be、La、Ce、Nd、Mg、Sr、Li‖Ba、Na、Zn、Sb、Bi的顺序中，‖线以左的均能起到还原破坏Al₂O₃作用和促进钎焊的过程，而在‖线以右的则不能。实验还表明，活性金属蒸气的浓度和促进真空钎焊的能力间有一定关系。在钎焊温度为600℃时，由于Mg的蒸气压在‖线以左的元素中是最大的，所以促进效果最佳，而对那些蒸气压较小的金属则需较高的真空度，甚至需要将这些金属作为微量添加物加到母材表面的Al-Si压覆钎料层中去才能获得较好的效果。Stroup^[92]等人详细报道了使用混合稀土以及Sc、Y和La系金属作为真空钎焊活化剂的结果。

关于真空钎焊的去膜过程，邹僖^[93]认为，Mg蒸气除起消除环境中氧和水汽的有害作用外，还渗入膜下母材表层，与扩散进入的硅一起，使此表层形成低熔点的Al-Si-Mg合金而熔化，从而破坏了表面氧化膜与母材的结合，使熔化的钎料得以润湿母材，在膜下沿母材铺展，并将表面膜浮起而除去。(www.xing528.com)

在真空钎焊过程中，除Mg外不另用钎剂，Al-Si钎料润湿母材的动力从何而来？其间的界面张力是如何降低的？可以看出，是镁的蒸气起了“钎剂”的作用。镁的蒸气渗入了母材产生了传质，降低了母材-镁蒸气间的界面张力。与此同时，镁蒸气也渗入熔态的钎料，同样产生了传质，随之也降低了熔态钎料-镁蒸气间的界面张力。从第1章中的式（1-8）可以得知：熔态钎料-母材间的界面张力在润湿开始时大致为前二者界面张力之和。此时的钎料-母材间的界面张力显然因镁蒸气的传质作用而降低很多。传质速度越大，界面张力降低得越多。因而在Mg蒸气的作用下，使得熔态钎料得以良好地润湿母材。