ICS 25.160.10 CCS J33
CWA
A
准
体
团
标
T/CWAN00912023
Al2O3陶瓷与钢真空钎焊技术规程 Technical specification for vacuum brazing of Al2O3 ceramics and steel
2023-09-01实施
2023-08-30发布
中国焊接协会发布 T/CWAN 0091—2023
目 录
前言. 1范围. 2规范性引用文件. 3术语和定义， 4基本要求.... 5材料选用... 6设备与工装， ..+* 7工艺过程.. 8质量检验 9标识、贮存和记录。 附录A（推荐性）A12O3陶瓷-钢钎焊推荐用活性钎料附录B（资料性）钎焊工艺记录表
I1
........
.9 ..10 T/CWAN0091—2023
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国焊接协会提出并归口。 本文件起草单位：郑州机械研究所有限公司、宁波中机松兰刀具科技有限公司、中国船舶集团有限
公司第七二五研究所、北京星航机电装备有限公司、中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司、中国科学院金属研究所、西安优耐特容器制造有限公司、南京航空航天大学。
本文件主要起草人：龙伟民、钟素娟、裴黄鉴、秦建、徐错、方乃文、沈元勋、廖志谦、吕逸帆、
樊喜刚、王斌、王诗洋、李宁、张雷、傅玉灿、赵明远、薛行雁、王蒙、王非、李云月、朱冬妹、乔瑞林、 武鹏博、马一鸣。
II T/CWAN0091—2023
A1203陶瓷与钢真空针焊技术规程
1范围
本文件规定了A12O3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
Al2O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A12O3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陶瓷和钢的针钎料。
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
1 T/CWAN0091—2023
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
2 T/CWAN0091—2023
5.1母材
A12O3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A12O3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°C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15um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
针焊用其他辅助材料见表1。
表1其他辅助材料
序号 1 2 3
标准 GB/T 4842 GB/T 8979 GB/T 686
材料名称氩气氮气丙酮
要求纯氩纯氮工业纯
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℃。 6.1.4极限真空度：不低于6.5×10-6Pa。 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IⅢI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 X10-3Pa以下，加热60min120min升温至700C，待温度稳定于设定温度后保温5min～10min，随炉冷却至室温。
3 T/CWAN0091—2023
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
Al2O陶瓷与钢真空钎焊工艺流程如图1所示。
真空钎焊炉检查
焊前准备
装配固定
1 入炉钎焊
钎焊工艺验
焊后处理
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/针料/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30um～150um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
4 T/CWAN0091—2023
（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）工件装炉前应检查针料装配情况，并应保证陶瓷、针料、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）工件入炉后，应先抽真空，待真空压强不大于1×10-3Pa后方可加热升温；（4）钎焊加热过程中首先由室温加热至500℃550C，推荐加热速度为20°C/min～30°C/min，
保温时间推荐为10min～20min。待真空压强不大于1风0-3Pa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°C～30C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°C～50°C，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
5 ICS 25.160.10 CCS J33
CWA
A
准
体
团
标
T/CWAN00912023
Al2O3陶瓷与钢真空钎焊技术规程 Technical specification for vacuum brazing of Al2O3 ceramics and steel
2023-09-01实施
2023-08-30发布
中国焊接协会发布 T/CWAN 0091—2023
目 录
前言. 1范围. 2规范性引用文件. 3术语和定义， 4基本要求.... 5材料选用... 6设备与工装， ..+* 7工艺过程.. 8质量检验 9标识、贮存和记录。 附录A（推荐性）A12O3陶瓷-钢钎焊推荐用活性钎料附录B（资料性）钎焊工艺记录表
I1
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.9 ..10 T/CWAN0091—2023
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国焊接协会提出并归口。 本文件起草单位：郑州机械研究所有限公司、宁波中机松兰刀具科技有限公司、中国船舶集团有限
公司第七二五研究所、北京星航机电装备有限公司、中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司、中国科学院金属研究所、西安优耐特容器制造有限公司、南京航空航天大学。
本文件主要起草人：龙伟民、钟素娟、裴黄鉴、秦建、徐错、方乃文、沈元勋、廖志谦、吕逸帆、
樊喜刚、王斌、王诗洋、李宁、张雷、傅玉灿、赵明远、薛行雁、王蒙、王非、李云月、朱冬妹、乔瑞林、 武鹏博、马一鸣。
II T/CWAN0091—2023
A1203陶瓷与钢真空针焊技术规程
1范围
本文件规定了A12O3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
Al2O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A12O3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陶瓷和钢的针钎料。
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
1 T/CWAN0091—2023
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
2 T/CWAN0091—2023
5.1母材
A12O3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A12O3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°C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15um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
针焊用其他辅助材料见表1。
表1其他辅助材料
序号 1 2 3
标准 GB/T 4842 GB/T 8979 GB/T 686
材料名称氩气氮气丙酮
要求纯氩纯氮工业纯
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℃。 6.1.4极限真空度：不低于6.5×10-6Pa。 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IⅢI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 X10-3Pa以下，加热60min120min升温至700C，待温度稳定于设定温度后保温5min～10min，随炉冷却至室温。
3 T/CWAN0091—2023
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
Al2O陶瓷与钢真空钎焊工艺流程如图1所示。
真空钎焊炉检查
焊前准备
装配固定
1 入炉钎焊
钎焊工艺验
焊后处理
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/针料/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30um～150um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
4 T/CWAN0091—2023
（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）工件装炉前应检查针料装配情况，并应保证陶瓷、针料、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）工件入炉后，应先抽真空，待真空压强不大于1×10-3Pa后方可加热升温；（4）钎焊加热过程中首先由室温加热至500℃550C，推荐加热速度为20°C/min～30°C/min，
保温时间推荐为10min～20min。待真空压强不大于1风0-3Pa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°C～30C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°C～50°C，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。
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