真空铝钎焊的工艺窗口是如何确定与优化的？

真空铝钎焊工艺窗口的确定与优化主要涉及以下关键参数的调整和试验：

确定工艺窗口

镁添加量：铝合金真空钎焊依靠镁作为金属活化剂去除氧化膜。一般选择含镁量为 1%-2% 的 4004 或 4104 作为钎料，制成薄带夹在母材间或复合板使用，通常无需额外加镁。若钎料不含镁或含镁量低，可在真空炉中单独放置镁粉或镁条，添加量参考值为 5-10g/m³，再根据试验调整。

真空度：铝合金真空钎焊工作真空度应小于 5x10⁻³Pa。在铝真空钎焊循环过程中，受控制的真空环境是系统设计和实际应用的结果，要注意确保最小限度地让水、油脂和油进入真空室。

钎焊温度：加热曲线通常为在 380℃以下，加热速度可适当提高，保证炉内产品温差不超过 ±25℃；在 380℃-540℃，加热速度放慢，温差不超过 ±10℃；540℃保温，确保温度均匀性，同时使镁蒸发稳定；在 540℃-615℃，镁大量蒸发，严格控制温度均匀性，然后在钎焊温度下保温一定时间，让钎料铺展形成接头。铝真空钎焊的温度范围通常在 570℃至 620℃之间，能确保钎焊填充金属正常熔化和流动，形成牢固、无泄漏的接头。

优化工艺窗口

调整镁添加量：在保证去除氧化膜和促进钎料铺展的前提下，尽量减少镁的添加量，以避免钎料变脆、溶蚀、铝合金颜色变化和加速真空设备损坏等问题。可通过对比不同镁含量钎料的钎焊效果，确定最佳镁含量。

改善真空度：定期检查和维护真空系统，确保其密封性良好，减少漏气率。可通过烘炉除湿等方式，提高真空度，优化真空环境，如在低温阶段延长烘炉时间，100℃保温 2 小时逐步升至 750℃。

优化钎焊温度：对于不同的铝合金材料和工件结构，通过试验确定最佳的升温速率、保温时间和钎焊温度。例如，对于高热容工装或装炉量过大的情况，可分阶段升温，在 500℃以下慢速预热，确保工件均匀受热，在钎料固 - 液相区间快速升温，减少低熔点组元挥发。同时，根据材料厚度调整钎焊保温时间，避免过度挥发，确保扩散充分。

在真空铝钎焊确定和优化工艺窗口时，需要通过大量的试验和检测来评估钎焊质量，如检查钎缝的致密性、强度、外观等，根据结果不断调整工艺参数，直到获得稳定可靠的钎焊效果。