惰性气体的性质和应用领域

钎焊中使用的惰性气体主要是氩气；钎焊铜时，也有使用氮气的情况；钎焊铝合金时都使用氮气。氮气不适用于钢，因氮气有使钢渗氮的倾向。

氩气是惰性气体，在钎焊过程中对母材及表面氧化物都不发生作用。它只能保护金属不被氧化，但没有去除表面氧化膜的能力。关于惰性气体保护下钎焊时氧化膜的去除机理，目前还不很清楚。有一种观点认为是依靠惰性气体提供的低氧分压，在高温下导致氧化物分解而去除的。图5-4所示为金属氧化物分解压与温度的关系^[1]60。在平衡曲线右下方的温度和氧分压，满足该氧化物分解的条件；而在其上方的温度和氧分压，满足金属氧化的条件。现以氩气为例，气体中总含有一些杂质，杂质含量通常以10^-6表示。瓶装纯氩气的氧含量约为5×10^-6。当气氛压力为1.01×10⁵Pa，即一个大气压时，氧气分压p_O2为5×10^-1Pa；若钎焊温度为1000℃，在这种氧分压下，只有铜和银的氧化物可能分解，其他金属氧化物都不能分解。因此，依靠氧化物的分解而达到去除氧化膜的目的，在钎焊条件下是难以实现的。但是，惰性气体中的杂质含量毕竟很少，在钎焊加热时，表面只可能发生轻微的氧化，形成很薄的氧化膜。由于氧化膜的线胀系数与金属本身的线胀系数相差很大，导致氧化膜在热应力的作用下开裂，液态钎料渗过裂膜在氧化膜下铺展，从而达到润湿的目的。这种观点已被一些实验所证实^[7]126。

但是，在钎焊会形成稳定氧化膜的金属时（如不锈钢），为了保证钎料的润湿，在氩气中钎焊时，常采取一些额外的措施，例如：用银基钎料钎焊时，选用含锂的自钎剂钎料，如BAg72CuNiLi（第6章第6.5节）；在更高的温度下钎焊时，添加一些气体钎剂，如BF₃（第6章第6.5节）等。(www.xing528.com)

图5-4 金属氧化物分解压与温度的关系 Fig.5-4 Relationship between dissociation pressure of metal-oxide and temperature