擴散焊

原理

擴散焊是將兩個待焊工件緊壓在一起，並置於真空或保護氣氛爐內加熱，使兩焊接表面微小的不平處產生微觀塑性變形，達到緊密接觸，在隨後的加熱保溫中，原子間相互擴散而成冶金連線的焊接方法，通常這類擴散焊稱之為固相擴散。它的特點是待焊表面質量要求高，焊接時間較長，接頭質量不穩定。

隨著擴散焊工藝的發展，出現了瞬間液相擴散焊，它可降低待焊表面製備的質量要求，減少焊接時間，提高接頭質量的穩定性。它常在待焊的表面間加一層有利於擴散的中間材料，該材料在加熱保溫中熔化，並形成少量的液相，這些液相金屬可填充縫隙，也使液相中的某些元素向母材擴散，最後形成冶金連線。

(1)無中間層的擴散焊。金屬的擴散焊是靠被焊金屬接觸面的原子擴散來完成的，主要用於同種材料的焊接，對不產生脆性中間金屬的異種材料也可用此法焊接。

(2)有中間層的擴散焊。金屬的擴散焊是靠中間層金屬的擴散來完成的，可用於同種或異種金屬的焊接。異種金屬加中間層一般是為了防止接合處形成脆性中間金屬或減少兩金屬線膨脹係數的差異；同種金屬焊接加中間層，一般是為了在接合處形成所需性能的固溶體。

中間層可以是粉狀或片狀的。用真空噴塗或電鍍的方法加在焊接面上。

與其他焊接方法相比，擴散焊具有以下優點：

1)擴散焊時因基體不過熱、不熔化，可以在不降低被焊材料性能的情況下焊接幾乎所有的金屬或非金屬，特別適合於熔焊和其他方法難以焊接的材料，如活性金屬、耐熱合金、陶瓷和複合材料等。對於塑性差或熔點高的同種材料，以及不互溶或在熔焊時會產生脆性金屬間化合物的異種材料，擴散焊是較適宜的焊接方法。

2)擴散焊接頭質量好，其顯微組織和性能與母材接近或相同，在焊縫中不存在熔焊缺陷，也不存在過熱組織和熱影響區。焊接參數易於精確控制，批量生產時接頭質量和性能穩定。

3)焊件精度高、變形小。因焊接時所加壓力較小，工件多是整體加熱，隨爐冷卻，故焊件整體塑性變形很小，焊後的工件一般不再進行機械加工。

4)可以焊接大截面工件j I為焊接所需壓力不大，故大截面焊接所需設備的噸位不高，易於實現。

5)可以焊接結構複雜、接頭不易接近以及厚薄相差較大的工件，能對組裝件中的許多接頭同時實施焊接。

擴散焊的缺點如下：

1)焊件表面的製備和裝配質量要求較高，特別是對接合表面要求嚴格。

2)焊接熱循環時間長，生產率低。每次焊接快則幾分鐘，慢則幾十個小時。對某些金屬會引起晶粒長大。

3)設備一次性投資較大，且焊接工件的尺寸受到設備的限制，無法進行連續式批量生產。

擴散焊特別適用於要求真空密封，要求接頭與母材等強度，要求無變形的小零件。它是製造真空密封、耐熱、耐振和不變形接頭的唯一方法，因此在工業生產中得到廣泛的套用。在電真空設備中金屬與非金屬的焊接，切削刀具中硬質合金、陶瓷、高速鋼與碳鋼的焊接，都有採用擴散焊接的方法。