钎焊知识

七、典型钎料简介
1. 软钎料
锡铅钎料（GB3131—88）—是钎料中应用最广的一种。高锡
铅合金含Sn61.9时，形成熔点为183℃的共晶。纯锡 加入钎后强度提高，但导电率则随铅量的增大而降低。 2. 硬钎料 由于强度高，可用于钎焊受力构件。 1）铜基钎料（GB6418—93）——由于其经济性好，在钢、 合金钢铜和铜、合金的钎焊方面广泛的应用。 可分为铜、铜锌和铜磷钎料。
2）机械工业部（1997）钎料牌号编制方法 ①以字母“HL”表示钎料。 ②牌号的第1位数字，表示钎料的化学组成。 ③牌号的第2、3位数字，表示同一类型钎料的不同牌号。
举例
3）冶金部的钎料编制方法
① ② ③ 举例 以字母“HL”表示钎料。 “HL”后用两个化学元素符号表示钎料的主要组元。 最后一个或几个数字表示除第一个主要元素以外 钎料的其它主要合金组元的含量。
第六步：钎焊后清洗———水（用于有机酸及盐钎剂）。
四、钎焊接头设计
1. 设计原则 1）首先考虑接头强度 2）还要考虑组合件的尺寸精度 3）零件的装配定位 4）钎料的安置，接头间隙等。
2. 接头设计时应注意的问题 1）搭接长度：它是保证接头与母材具有相等承载能力的关键。
L＝α×δ×σb/στ
式中： σb—— 母材的抗拉强度（Mpa） στ——钎焊接头的拉剪强度（Mpa） δ—— 母材厚度（㎜） α—— 安全系数 硬钎料（银基、铜基、镍基等）钎焊接头，L为薄件厚度的2～3倍。 软钎料（锡、铅等）钎焊接头，L为薄件厚度的4～5倍。 但不希望搭接长度大于15㎜。由于工件的形状不同， 搭接接头的具体形式各不相同。
熔化温度／℃
硬钎料的熔化温度范围
软钎料的熔化温度范围
3.钎料型号表示方法
1）相关标准及规定
ISO3677——76 软钎料及硬钎料牌号规定
参照
GB6208——86 钎料牌号表示方法
修订
代替
ISO34677——92 软钎料及硬钎料金属的型号
参照
GB/T6208——1995 钎料型号表示方法
① 制定标准的依据 原标准中所有的钎料均用“B”表示。在现有的标准中，硬钎料和 钎焊填充金属用“B”表示，软钎料和钎焊填充金属用“S”表示 ② 关于《钎料牌号表示方法》改为《钎料型号表示方法》的问题 ●牌号一般作为企业具体产品而定，同一型号的产品各企业牌 号不一定相同。 ●钎焊剂均属于焊接材料范畴，我国焊接材料检测中心将焊接 材料中的焊条、焊丝等均称之为“型号”。 ③ 型号中未表示钎料的固－液相线温度的问题 目前钎料的固－液相线温度测定在国际国内尚未标准，所用 仪器不同而测出的误差则很大，无法贯彻执行。 ④ 钎焊填充金属在国内应用尚属于开发阶段，因此本标准中未列入。
(1)润湿作用
润湿是液态物质与固态物质接触后相互沾附的现象。 液态（液体）处于自由状态下，为使其处于稳定 状态力图保持球形的表面。但液体与固体相接触时情 况将发生变化。其决定于液体内部的内聚力和液固相 间的附着力的相互关系。
润湿条件：附着力＞内聚力
润湿作用的影响因素
●钎料和母材成分。
它们之间能否发生物理化学作用。如；银与铁、 铅与铜、铅与铁、铜与钼不发生作用，银与铜、锡与 铜互相发生作用。
钎
焊
钎焊
钎焊是采用液相线温度比母材 固相线温度低的金属材料去作钎料， 将零件和钎料加热到钎料熔化，利 用液态钎料润湿母材，填充接头间 隙并与母材相互溶解和扩散而实现 连接零件的方法。
优点：1.钎焊接头平整光滑，外观美观；
2.焊加热温度低，对母材组织和性 能的 影响较小； 3.件变形较小； 4.生产率高，一次可焊成几十条或 成百条焊缝； 5.可实现异种金属或合金，金属与 非金属的连接。
1. 接头强度比较低； 2. 耐热能力比较差； 3.装配要求比较高。
缺点：
分类
软 钎 焊——钎焊液相线温度＜450℃ 硬 钎 焊——钎焊液相线温度 （450～ 900）℃ 高温钎焊——钎焊液相线温度＞900℃ 焊接与钎焊温度分布情况
焊接温度分布
钎焊温度分布情况
一、钎焊原理
钎焊过程是液态钎料的填隙过程及 钎料与母材的相互作用。 1. 液态钎料的填隙过程 必要条件：润湿作用和毛细作用。
6）钎料流失——
·钎焊温度过高获取保温时间过场，或保温时间过长； ·钎料安置不当，以致未起毛细作用； ·局部间隙过大。
7）母材被熔蚀——
·钎焊温度过高或保温时间过长； ·钎料量过大。
2.钎焊接头检验方法
1）外观检查； 2）表面缺陷检查； 3）内部缺陷检查。 无损检验和破坏性检验 （X射线、γ射线、超声波和致密性检验等）
4）GB/T6208——1995介绍
① 钎料型号由两部分组，两部分之间用隔线“—”分开。 ② 第一部分用一个大写英文字母表示钎料的类型。 软 钎料“S” ，硬钎料“B”。 电子工业部用“E”表示软 钎料并标在第二部分之后。
① 第二部分有主要合金组分的化学元素符号组成。 ●化学元素符号按其质量百分数（％）顺序排列。如质 量百分数相同时，按其原子序数顺序排列。 ●软钎料—— 每个化学符号后都要标出质量百分数（％）。 硬钎料—— 仅第一个化学符号后标出质量百分数（％）。 质量百分数取整数，其误差±1％。 ●质量百分数小于1％的元素在型号中不必标出。如果钎 料的关键组分元素时；软钎料仅标出其化学元素，硬 钎料其化学元素用括号括起来。 ② 在每个型号中最多只能标出六个化学元素符号。
间隙大→上升↓→上升高度与间隙成反比。
2. 钎料与母材的相互作用
液态钎料与母材发生相互物理化学 作用。主要固态母材向液态钎料的溶解 和液态钎料向固态母材的扩散两方面。
（1）熔解作用的大小取决于母材和钎料的成分、钎焊 温度、保温时间、钎料的数量。 （2）扩散主要有两种形式 体积扩散——钎料组元向母材晶粒内部扩散。 晶间扩散——钎料组元向母材晶粒边界扩散。 晶间扩散使晶界发脆（不利）。 温度高，保温时间短，晶间扩散少。 由于溶解与扩散的作用。改变了钎焊缝和界面的成份。
几种钎焊接头形式
2） 接头与载荷关系
应避免在载荷作用下接头处发生应力集中，在受撕裂、 冲击、震动等载荷作用时，应特别注意接头的合理性。
3） 开设工艺孔
在钎焊时，空气受热膨胀空气有可能阻碍 钎料的填隙，也可能使已填满间隙的钎料重新 排列，因此接头上开个工艺孔。
4） 接头间隙
接头间隙在很大程度上影响钎焊接头强度和钎缝的致密性。 间隙过小——钎料流入困难，在钎缝内形成夹渣或未钎透， 导致接头强度下降。 间隙过大——毛细作用减弱，钎料能填满间隙，也会使接头 的致密性变坏，导致接头强度下降。
六、钎焊材料
1. 对钎焊材料的基本要求
1）合适的熔化温度范围，一般比母材的熔化温度低。 2）具有良好的润湿作用，能填充接头间隙。 3）与母材发生物理、化学作用，应保证形成牢固的结合。 4）尽可能减少钎焊温度下元素的损失，少含或不含稀有 金属和贵重金属。 5）应满足钎焊接头的物理、化学及力学性能等要求。
●钎焊温度
℃↑好 但℃过↑→熔蚀或流失。
●母材表面氧化物 ●母材表面粗糙度
在粗糙表面铺展的好。
●钎剂
消除母材表面的氧化物，改善润湿作用。
(2)毛细作用
液体在平行板的间隙内会自动上升 或下降的现象叫毛细作用。钎焊不是单 纯地沿固态母材表面铺展，而是流入并 填充接头间隙。通常间隙很小，类似毛 细管。钎焊就是依靠毛细作用而在间隙 内流动。在实际生产中，绝大部分钎焊 过程是毛细钎焊过程。
1）国家标准：
GB/T15829.1—1995 GB/T15829.2—1995 GB/T15829.3—1995 GB/T15829.4—1995 软钎焊用钎剂分类，标记与包装 软钎焊用钎剂 树脂类钎剂 软钎焊用钎剂 有机物类钎剂 软钎焊用钎剂 无机物类钎剂
2）对钎剂的要求
● 具有足够的去除母材及钎料表面氧化物的能力。 ● 融化温度及最低活性温度略低于钎料的熔化温度。 ● 具有足够的润湿能力。
4） 锰基钎料（GB/T13679—92）——延性好，对不锈钢、耐 热钢具有良好的润湿能力，钎缝有较高的室温和 高温强度，中等抗氧化性和耐腐蚀性。 5）铝基钎料（GB/T13815—92）—主要以铝硅合金为基础， 主要用来铝和铝合金的钎焊。可分为铝硅、铝硅 铜、铝硅镁等钎料。
3.钎剂
钎剂主要用于去除母材和液态钎料表面上的氧化物，保护母材 和钎料在加热过程中不致于进一步氧化以及改善钎料对母材表面的 润湿能力。
3）夹渣——
·钎剂使用量过多或过少；
4） 钎缝开裂——
·间隙不当； ·钎料和钎剂的熔化温度不匹配； ·钎剂比重过大； ·加热不均匀。
5） 母材开裂——
·异种材料热膨胀系数不同，在冷却过程 中形成内应力过大； ·同种材料加热不均匀，冷却时收缩不一致； ·凝固时工件相互错位； ·钎缝脆性过大。
·过烧或过热； ·加热不均匀，刚性夹持引起的内应力过大； ·工件本身有内应力引起应力腐蚀； ·异种母材热膨胀系数相差过大。
5）型号示例
S—Sn63Pb40Sb 锡60％、铅39％、锑0.4％的软钎料。 S—Sn63Pb37E 锡63％、铅37％的电子工业用软钎料。 B—Ag72Cu 银72％、铜28％的硬钎料.。 B—Ag72Cu（Li） 银72％、铜28％、关键元素锂＜1％。 B—Ni63WcrFeSiB 镍63％、钨16％、铬10％、铁3.8％、 硅3.2％、硼2.5％、碳0.5％、磷0.6％、 锰0.1％、钴0.2％的镍基钎料。
五、钎焊接头质量检验
1.钎焊接头缺陷及产生的原因
1) 填隙不良——
·接头设计不合理（间隙过大或过小，装配时工 件歪斜）； ·钎剂不合适（活性差，温度差，气体纯度低）； ·钎料选用不当（润湿作用差，钎料量不足）； ·钎料安置不当； ·工件清洁不净； ·温度不均或过低。
2） 气孔——
·间隙选择不当； ·工件清洗不净； ·钎剂去膜作用弱； ·钎焊时析出气体。