超声波钎焊焊接方法简介

超声波钎焊焊接方法简介 – 超声波钎焊 – 上海瀚翎科技

在现代工业制造中，将两种材料牢固而精密地连接在一起是一项关键工艺。对于许多常规金属，传统的焊接或钎焊技术已经非常成熟。然而，当面对铝合金、不锈钢，乃至陶瓷和复合材料时，这些材料表面致密的氧化膜成了巨大的障碍，它们会阻止钎料的正常铺展和结合。这时，一种利用超声波能量进行辅助的先进钎焊技术——超声波钎焊，便展现出了其独特的优势。

技术起源与发展

超声波钎焊技术的构想并非新生事物。早在20世纪30年代末，海外便出现了利用超声波进行金属焊接的早期专利。到了五六十年代，随着铝合金和不锈钢在工业中的应用日益广泛，解决其表面氧化膜导致的钎焊难题变得尤为迫切，这使得超声波钎焊技术重新获得了广泛的研究与重视。时至今日，该技术不仅成功应用于上述金属，更是延伸至陶瓷、复合材料等新型材料的连接领域，解决了许多常规方法难以应对的挑战。

核心技术原理：超声波与空化效应

超声波钎焊的奥秘并不在于直接用超声波加热工件。其过程通常是先通过其他方式（如烙铁、加热台等）对焊件和钎料进行加热，待钎料熔化形成液态后，再将超声波的振动能量引入到熔化的钎料中。

这其中最关键的机制是“空化效应”。我们可以这样理解：当高频超声波在液体钎料中传播时，会像声波在水中一样形成交替的压缩和稀疏区域。在稀疏（拉伸）阶段，液体会被撕开，产生微小的气泡核；随后的压缩阶段又会使这些气泡迅速膨胀并突然崩溃破裂，这一瞬间的过程就是“空化”。

千万不要小看这个微观气泡的破裂。在它崩溃的极短时间内，周围的微观区域会产生极其惊人的局部高温和高压冲击波（理论上瞬时温度可达数千摄氏度，压力可达数十兆帕）。正是这股强大的力量，能够有效地冲击、撕裂并去除母材表面的氧化膜，暴露出纯净的活性金属表面。这样一来，液态钎料就能顺利地润湿母材，实现牢固的冶金结合。由于超声波自身就能完成“清洁”表面的任务，因此在很多情况下，超声波钎焊可以不再依赖传统的钎剂。

超声波钎焊的显著特点

1. 适用于低温钎焊：该技术尤其适合在相对较低的温度下进行（通常指软钎焊范围）。因为过高的温度会加剧空化作用对液态钎料本身的冲击，可能导致钎料飞溅或焊接质量下降，一般应用温度不宜超过400℃。

2. 无需或减少使用钎剂：这是超声波钎焊最突出的优点之一。传统钎焊必须依靠钎剂来化学清除氧化膜，而超声波通过物理方式实现了这一目的，不仅简化了工艺，也避免了钎剂残留可能带来的腐蚀等问题。

3. 环保与清洁：由于避免了钎剂的使用，加热过程中不会产生由钎剂挥发带来的有害烟雾。同时，焊前对金属表面的清理要求也得以降低，减少了对强酸、强碱等化学清洗剂的依赖，从而更加符合绿色制造的理念。

总而言之，超声波钎焊是一种高效、清洁的精密连接技术，它巧妙地利用了声波能量解决了材料连接中的关键瓶颈问题。随着新材料不断涌现，这项技术必将在高端制造领域发挥越来越重要的作用。

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