TCWAN0091-2023Al2O3陶瓷与钢真空钎焊技术规程

T/CWAN0091—2023

Al2O3陶瓷与钢真空钎焊技术规程

1范围

本文件规定了Al2O3陶瓷与钢真空钎焊的基本要求、材料选用、设备与工装、工艺过程、质量检验、

标识、贮存及记录等内容。

本文件适用于指导Al2O3陶瓷与钢的真空钎焊的工艺与质量控制。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T686化学试剂丙酮

GB/T4842氩

GB/T5593电子元器件结构陶瓷材料

GB/T8979纯氮、高纯氮和超纯氮

GB/T11363钎焊接头强度试验方法

GB/T20878不锈钢和耐热钢牌号及化学成分

GB/T33148钎焊术语

HB5354热处理工艺质量控制

JB/T6966钎缝外观质量评定方法

3术语和定义

3.1

Al2O3陶瓷和钢复合构件Al2O3ceramicandsteelcompositecomponents

采用机械连接、粘结、钎焊、扩散焊等连接方法将Al2O3陶瓷与钢连成一体，组成具有特定功能的

复合构件。

3.2

活性钎料activefillermetal

含有对氧具有高亲和力元素（如Ti、Zr、Al、Cr等）且能直接润湿Al2O3陶瓷和钢的钎料。

3.3

真空钎焊vacuumbrazing

工件在真空室内加热并利用真空及高温去除工件表面氧化膜，使钎料熔化、润湿、铺展、填缝，实

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现工件连接的钎焊方法。

3.4

保温时间holdingtime

钎焊过程中，焊件的接头部位在钎焊温度下保持的时间。

3.5

钎焊温度brazingtemperature

钎焊时为使钎料熔化并填满钎焊间隙及与母材发生相互扩散所需要的加热温度。

3.6

润湿性wettability

液态钎料对母材浸润和附着的能力。

3.7钎着率brazedrate

钎焊接头中实际钎焊面积与名义钎焊面积的比值。

3.8

钎缝间隙brazinggap

在钎焊温度下的待钎焊试件之间的间隙。

4基本要求

4.1人员

4.1.1人员应掌握真空钎焊相关的基础知识，并经过专业岗位技术培训，经考核合格后，持岗位资格

证上岗。

4.1.2人员应掌握环境保护和职业健康安全相关的基础知识，能解决工艺过程中出现的问题。

4.1.3人员应熟练掌握真空钎焊工艺设备和仪器的操作方法，并取得相应的设备仪器操作证。

4.1.4人员应严格按照相应产品的钎焊工艺要求进行培训和考试，待考试合格后才能进行钎焊操作。

4.2环境

4.2.1工作场所应整洁有序，有良好照明条件。

4.2.2工作台面应保持干净，物料摆放有序、整齐，所用仪器设备应保持干净整洁。

4.2.3钎焊厂房应设有通风装置，必须保持不间断的良好通风，并配备防火防爆措施。

4.3设备

4.3.1设备电源应可靠接地，定期对设备的水、电、气系统进行安全检查，消除安全隐患。

4.3.2设备应在检定合格期内，应严格按使用说明书及安全操作规程使用。

4.3.3真空钎焊炉使用时，严禁打开加热炉两侧的罩板。

4.3.4易燃易爆品的管理应严格遵守工厂技术安全的有关规定。

5材料

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5.1母材

Al2O3陶瓷应符合GB/T5593的相关规定，钢应符合GB/T20878的相关规定。

5.2钎料

5.2.1钎料的选用原则

（1）钎料应具有合适的熔点，低于母材钢材40℃～60℃；

（2）钎料中应含有对Al2O3陶瓷和钢均具有较好润湿性的元素；

（3）钎料与母材间的化学相容性要适宜，并具有合适的热膨胀系数。

5.2.2根据工件装配及钎焊要求，钎料可采用箔状、粉状、膏状或预制成型的任何形式。

5.2.3推荐优先选用液相线温度在1100℃以下的活性钎料，具体牌号及主要成分见附录A。

5.3辅助材料

5.3.1阻流剂

阻流剂可采用粒度小于15μm的氧化锆粉等与无水乙醇、丙酮或粘结剂调制而成，也可采用专用

钎焊阻流剂。

5.3.2其他辅助材料

钎焊用其他辅助材料见表1。

表1其他辅助材料

序号材料名称要求标准

1氩气纯氩GB/T4842

2氮气纯氮GB/T8979

3丙酮工业纯GB/T686

6设备与工装

6.1真空钎焊炉

6.1.1炉温均匀性应满足HB5354中Ⅲ类炉子的要求。

6.1.2炉子的有效加热区尺寸满足工件的使用要求。

6.1.3炉子最高温度：1200℃。

-6

6.1.4极限真空度：不低于6.5×10Pa。

6.1.5炉子的升温及冷却速率应满足钎焊热循环的要求。

6.1.6应配备温度控制和记录装置以及超温报警装置，并应按工艺要求配备必要数量的负载热电偶。

真空钎焊炉的各种仪表均应按HB5354中Ⅲ类炉子的要求进行定期校验，并应在有效期内使用。

6.1.7充气回炉及充气装置不得泄露气体。

6.1.8当炉子未使用时间超过1个月时，使用前应进行烘炉操作。推荐烘炉工艺参数为：抽真空至5

×10-3Pa以下，加热60min～120min升温至700℃，待温度稳定于设定温度后保温5min～10min，

随炉冷却至室温。

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6.2辅助设备

超声波清洗机、化学清洗设备、储能点焊设备等钎焊辅助设备应满足工艺要求。

6.3工装夹具

6.3.1钎焊夹具在钎焊温度下应具有良好的尺寸稳定性和足够的强度、刚度，并有保持合适钎缝间隙

的能力。

6.3.2钎焊夹具应采用热容量小、不污染钎焊环境的材料。推荐采用不锈钢、石墨材料等。

6.3.3真空钎焊时可采用专用保护盒，推荐采用不锈钢材料，其外形尺寸应根据钎焊组件的形状和数

量确定。

7工艺过程

7.1钎焊工艺流程

Al2O3陶瓷与钢真空钎焊工艺流程如图1所示。

真空钎焊炉

焊前准备装配固定

检查

钎焊工艺验

焊后处理入炉钎焊

证

图1工艺流程图

7.2施工工艺内容

7.2.1焊前准备

（1）采用砂纸打磨钢待焊面至光滑；

（2）用丙酮或酒精擦拭陶瓷和钢的待焊面，烘干备用；

（3）钎料表面用砂纸打磨去除氧化膜，酒精擦拭晾干备用。片状或箔状钎料应裁剪成与钎焊面相

近或略大的片状备用；粉状钎料应与粘结剂调制成膏状备用。

7.2.2装配固定

（1）按照图纸、工艺或有关技术标准要求进行装配与固定，确保陶瓷与钢的相互位置固定，应严

格控制陶瓷/钎料/钢的安放次序和相互位置；

（2）应选用耐高温且与母材线膨胀系数差异小的夹具进行固定，固定时使陶瓷与钢的相对位置准

确定位；

（3）钎缝间隙一般控制在30μm～150μm之间，其最佳间隙数值应由试验评审后确定；

（4）当采用箔状钎料时，可采用储能点焊进行钎料定位，应保证钎焊面与箔状钎料压合紧密；

（5）对于不需要钎焊的部位可涂覆阻流剂，但不允许阻流剂进入钎焊接头部位。

7.2.3真空钎焊炉检查

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（1）校验真空钎焊炉计量仪器，保证量值的正确可靠，避免仪器失灵造成废品损失；

（2）真空钎焊炉的水、电、气应处于正常状态，阀门开关灵活；

（3）电源绝缘和炉子密封性能应良好。

7.2.4入炉钎焊

（1）工件装炉前应检查钎料装配情况，并应保证陶瓷、钎料、钢相互间的装配位置和装配尺寸应

符合要求，合格后方可入炉；

（2）工件装配后可直接入炉，也可先放置在保护盒内再入炉，工件应置于真空钎焊炉的有效加热

区。根据工艺需要设置负载热电偶，负载热电偶应放置在工件需要控制实际钎焊温度的部位或放置在工

件相应部位。

-3

（3）工件入炉后，应先抽真空，待真空压强不大于1×10Pa后方可加热升温；

（4）钎焊加热过程中首先由室温加热至500℃～550℃，推荐加热速度为20℃/min～30℃/min，

-3

保温时间推荐为10min～20min。待真空压强不大于1×10Pa后继续加热，钎焊组件在加热至钎焊温度

之前应进行均温处理，均温处理宜在钎料固相线温度以下10℃～30℃进行保温，保温时间应根据工

件大小或装炉量确定；

（5）钎焊温度应比钎料液相线高30℃～50℃，常用活性钎料液相线温度范围参照附录A；

（6）保温时间应根据工件尺寸大小、钎料与母材间相互作用的剧烈程度而定，最佳的保温时间应

经试验评审后确定；

（7）钎焊结束后工件一般随炉冷却。一般应冷却至室温方可从钎焊炉中取出。

7.2.5焊后处理

（1）工件焊后应及时清除表面的阻流剂；

（2）工件表面多余的钎料可用机械加工、打磨或锉修的方法去除。

7.3钎焊工艺验证

7.3.1当出现下列情况之一时均应进行钎焊工艺验证：

（1）新产品投入；

（2）工艺参数变化；

（3）钎料生产厂家更换；

（4）采用新设备；

（5）设备大修、改造和搬迁；

（6）超过1年未使用的设备重新投入使用。

7.3.2钎焊工艺验证应采用工件或与工件母材和钎料相同的钎焊试件进行。

7.3.3应将钎焊工艺验证确定的工艺参数纳入工件的钎焊生产工艺文件中，钎焊工艺验证试验结果应

按规定记录并存档。

8质量检验

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8.1接头等级

钎焊接头等级按JB/T6966的规定分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级。接头等级应在设计图样中注明，未注明时按

Ⅲ级接头执行。

8.2质量要求

8.2.1外观质量

（1）钎缝外露部位均应显示钎料存在，钎缝应光滑连续；

（2）钎缝表面应平滑、光洁，不应有夹渣、气孔、过烧、氧化、焊瘤、未钎透等缺欠；

（3）钎缝中允许存在微小的不规则圆角、局部凹陷、局部表面疏松和非因钎焊时钎料氧化引起的

钎角表面不光滑，以及符合JB/T6966规定的表面气孔、孔穴、钎角不规则和未钎透等缺欠；

（4）钎缝外观应符合表2的要求。

表2.钎缝外观缺陷要求

接头等级

缺陷类型

ⅠⅡⅢ

钎料未熔化不允许

裂纹不允许

溶蚀深度小于该处基体金属溶蚀深度小于该处基体金属

溶蚀不允许

厚度的5%～10%厚度的10%～20%

1）钎缝长度大于25mm时，

全长任意25mm钎缝上气孔直最大气孔直径不大于1mm，

气孔径之和不大于0.8mm；累计长度不大于钎缝总长的不限

2）钎缝长度小于25mm时，50%

气孔直径之和不大于0.6mm

aⅠ级、Ⅱ级接头不允许穿透性缺陷；Ⅲ级接头允许存在对工件功能无影响的部位存在穿透性缺陷。

8.2.2内部质量

（1）钎焊接头内部不允许有裂纹；

（2）钎焊后钢母材不允许有过烧；

（3）Ⅰ级、Ⅱ级钎焊接头内部不允许有穿透性缺陷；

（4）钎着率应符合表3的要求。

表3钎着率要求

级别Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级

钎着率≥95%≥85%≥70%

8.2.3剪切强度

根据陶瓷和钢的使用性能要求，钎缝剪切强度应≥24MPa。

8.2.4焊接变形量

焊后工件的焊接变形量应满足设计图样或专用技术文件的规定。

8.3检验规则

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8.3.1外观质量

（1）工件焊前准备、装配固定、焊后处理均应进行检验；

（2）钎缝应进行目视外观检验，必要时使用5～10倍放大镜进行，对于有阻挡视线、不能直接目视

的部位可采用反光镜进行观察。

8.3.2内部质量

（1）钎焊接头内部质量抽检比例按图样或专用技术文件的规定；

（2）根据工件具体结构特点，可采用外观检验、渗透检测、密封性检测等检验钎焊件质量，具体

可参照JB/T6966的相关规定执行；

（3）渗透检测法可检测露在表面的缺欠：如裂纹、疏松、缩孔和气孔等；

（4）致密性检测法用于检测钎缝的贯穿性缺欠；

（5）计算钎着率时可采用X射线、超声波和撕裂钎缝的方法获取钎缝的实际钎焊面积。

8.3.3钎缝强度

陶瓷和钢构件钎缝强度试样形状见图3，具体测试方法按照GB/T11363的相关规定执行。

8.3.4钎焊变形量

在工件上制定测量基线和测量点，并将应变计的机械底脚固定于测量点，焊接时测量工件升温时产

生的应变，读出应变计的数值即得焊接变形量。

图3钎缝剪切强度试样示意图

9标识、贮存和记录

9.1标识

每批产品钎焊完工后填写随工单，并随该产品流转到下一工序。随工单的填写应完整、准确、清楚。

对于检验中发现的不合格品应进行标识。

9.2贮存

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钎焊后的Al2O3陶瓷-钢构件产品宜使用专用包装盒包装好，贮存环境温度范围宜为10℃～30℃，

相对湿度不大于70%RH，周围没有酸、碱或其它腐蚀性气体且通风良好的库房里。

9.3记录

按规定格式填写工艺记录，工艺记录应包括设备类型、设备型号、工件类型、生产日期、操作人员，

以及生产过程中不合格品数量类型。工艺记录应清晰整洁，划改处要签名并填写日期。记录格式见附录

B。

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附录A

（推荐性）

Al2O3陶瓷-钢钎焊推荐用活性钎料

Al2O3陶瓷-钢钎焊推荐用活性钎料见表A.1。

表A.1Al2O3陶瓷-钢钎焊推荐用活性钎料

熔化温度范围

牌号主要化学成分（质量分数，%）主要特性

固相线(℃)液相线(℃)

BAg63CuTiAg-(32～38)Cu-(1.5～2)Ti780805

BAg68CuTiAg-(27～32)Cu-(2～3)Ti780815

适于高端Al2O3陶瓷与

钢的真空钎焊

BAg59CuInTiAg-(23.5～30)Cu-(1～1.5)Ti-(12～15)In605715

BAg63CuTiSnAg-(31～37)Cu-(1.5～2)Ti-(0.5～1.5)Sn775806

BTi35ZrCuNiTi-(34～36)Zr-(14～16)Cu-(14～16)Ni770820

BTi38ZrCuNiTi-(36.5～38.5)Zr-(14～16)Cu-(9～11)Ni805815

BTi51ZrCuNiTi-(26～28)Zr-(14～16)Cu-(6～8)Ni829858

适于中低端Al2O3陶瓷

与钢的真空钎焊

BTi72CuNiTi-(14～16)Cu-(24～26)Ni901914

BTi25CuZrTi-(24～26)Zr-(49～51)Cu780815

BTi43ZrNiTi-(38-45)Zr-(10-18)Ni853872

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附录B

（资料性）

钎焊工艺记录表

钎焊工艺记录表见表B.1。

表B.1钎焊工艺记录表

设备类型□立式钎焊炉□卧式钎焊炉

工序名称设备型号

工件类型

温区1温区2温区3温区4温区5温区6温区7温区8

钎焊温度（℃）

钎剂

真空度

气体

钎焊材料

真空钎焊

峰值温度（℃）

保温时间（min）

升温速率（℃/min）

降温速率（℃/min）

操作人/日期

不合格品类型数量（只）

检验

总计合格数：（只）

操作人/日期

10

ICS25.160.10

CCSJ33

团体标准

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GB/T13814—92

Al2O3陶瓷与钢真空钎焊技术规程

TechnicalspecificationforvacuumbrazingofAl2O3ceramicsandsteel

2023-08-30发布2023-09-01实施

中国焊接协会发布

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Al2O3陶瓷与钢真空钎焊技术规程

1范围

本文件规定了Al2O3陶瓷与钢真空钎焊的基本要求、材料选用、设备与工装、工艺过程、质量检验、

标识、贮存及记录等内容。

本文件适用于指导Al2O3陶瓷与钢的真空钎焊的工艺与质量控制。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件