在我从事电子制造业的二十年里，我听过许多关于在惰性焊接工艺中使用氮气的说法：其中很多都是完全错误的。在本篇讨论中，我将以密闭炉中的回流焊接为例，尽管其中许多讨论可能也适用于波峰焊接，甚至真空焊 。
让我们先从装配工程师在惰性焊接中使用氮气的真正原因说起：因为这是目前最便宜的气体，且不会与高温金属表面发生反应而形成无法焊接的氧化膜。仅此而已。 仅此而已。在回流焊接中使用氮气的人，并不是因为它有什么神奇的属性 ，而是因为它含氧量和湿度都很低，能够将氧气稀释到足够低的水平，从而防止或减缓加热过程中金属表面的氧化。
要理解任何使用惰性（不活泼）气体的过程，就必须了解空气的成分——这是我们身边最丰富的气体。空气中约含78%的氮气、20.9%的氧气和0.9%的氩气，此外还有少量其他气体（如二氧化碳等），以及含量不定的水蒸气。 水蒸气含量最高可达4%左右；当然，当达到这一水平时，它会将其他气体的浓度稀释（96/100），以防您认为计算有误。氧气含量（20.9%）相当于209,000ppm（百万分之一）。 当浓度处于较低百分比水平时，ppm单位作为计量单位更为实用，例如0.01% = 100ppm。还需要注意的是，分数单位（ppm或%）与体积百分比相关，根据理想气体方程，也与摩尔百分比相关。
我现在先讲一半的误区，另一半留到下次再说。
误区 1：“氮气能去除氧化物”
事实：在回流温度下使用的氮气根本不具备任何助焊 （去除氧化物）属性 ，且在该温度下不会与任何物质发生化学反应。氮气之所以能防止或减缓氧化（或在助焊剂清洗过的表面上防止再氧化），仅仅是因为它本身并非氧化性气体。 成形气体（氢气和氮气的混合物）则截然不同，我将在后续的说明中对此进行讨论。
误区 2：“氮气能提高传热效率”
事实：氮气对焊接过程没有实际的热效应。在相同压力和温度下，气体中的传热仅由气体的分子量决定，别无其他因素。由于氮气的分子量为 28，而氧气的分子量几乎相同（32），因此无论是在层流还是湍流条件下，空气与氮气之间的传热差异属性 都微乎其微。
误区3：“如果我测量了进入炉内的氮气中的氧气浓度，就能知道炉内氧气浓度”
事实：即使是一台表面上密封良好且已充入惰性气体的回流炉，实际上也会在一定程度上将环境空气与氮气混合。这种混合是通过简单的扩散（由空气中与炉内氧气分压的差异驱动）或在开口附近氮气与空气的湍流混合而产生的。 上图展示了实际炉内发生的情况。 向炉内注入低流量的氮气几乎不会产生效果（a），随后增加流量会降低氧气浓度，但你会观察到较大的波动（b），最终将达到一个平台期（c）——此时已达到可能的最低氧气浓度，但湍流混合仍在将外界空气中的氧气引入炉内。随着氮气流量的增加，你实际上只是在加剧湍流，从而加快了混合速率
误区4：“更纯的氮气能带来更好的结果”
事实：标准、超低温 级氮气中的氧气含量约为2-5ppm。即使对密封良好的烘箱进行吹扫，也无法将氧气含量降至与进气完全相同的水平。无论您使用的是氧气含量为10ppm还是10ppt（万亿分之一）的氮气源，都不会看到任何差异。 如上图（c）所示，高纯度气体与空气混合后，其效果会被完全抵消。
误区5：“氮气会降低所有焊接质量缺陷 ”
事实：氮气有助于解决某些润湿 相关问题缺陷 ，并且往往能将一个平平无奇（勉强合格可接受 ）的焊接工艺提升为可接受 优质工艺。 另一个事实：它不仅可能导致焊料润湿 （“毛细作用”）不受控制地渗入引线框架或其他表面，还可能引起飞溅，并导致芯片 倾斜（功率半导体封装）或“墓碑效应”（ 表面贴装技术 ）。
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干杯安迪
