第7章： 钎焊去膜过程(3h)课件
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钎焊方法及工艺演示幻灯片
9
• (2)接头设计时应注意的几点
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。 搭接长度 L=
a
σ
b
στ
δ
式中：δb——母材的拉接强度(MP a) δ——钎焊接头的拉剪强度(MPa) δ——母材厚度 a——安全参数
10
• 在生产实践中， • 银基、铜基、镍基等强度较高的钎焊的接
头，搭接长度通常取为薄件厚度的2~ 3倍； • 锡铅等软钎料钎焊的接头，可取为薄件厚
应用愈来愈广， • 钎焊钢和铜用的银基钎料和铜基钎料， • 钎焊铝用的铝基钎料等 • 高温场合镍基钎料愈来愈受到人们的重视。
26
• ①铜基钎料
• 铜基钎料由于其经济性好，在钢、合金钢、 铜和铜合金的钎焊方面获得了广泛的应用。 标准GB64l8-93中将铜基钎粉分为铜，铜锌 和铜磷钎料。
• ②银基钎料
24
• 2.4典型钎料简介 • (1)软钎料(熔点低于450*(2的钎料) • ① 锡铅钎料 • 软钎料中应用最广的一种。 • 高锡铅合金含Sn6 1.9％时，即形成熔点为183℃的
共晶。 • 纯锡加入铅后强度提高，在共品成份附近时强度和
硬度最高，但导电率则随铅量增大而降低。 • 锡铅合金中有时加入锑，用以减轻钎料在液态时的
16
• ②接头与载荷关系问题 ． • 接头设计时应避免在载荷作用下接头处发
生应力集中，另外在受撕裂、冲击、振动 等载荷作用时也应特别注意接头设计的合 理性。 • 图9列举了一些实例。
17
图9 受动载或重载荷接头的合理设计或不合理设计（15）
18
• ③开设工艺孔
• 工艺孔是指为满足工艺上的要求而在接头上 开的孔。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，见图10。
• (2)接头设计时应注意的几点
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。 搭接长度 L=
a
σ
b
στ
δ
式中：δb——母材的拉接强度(MP a) δ——钎焊接头的拉剪强度(MPa) δ——母材厚度 a——安全参数
10
• 在生产实践中， • 银基、铜基、镍基等强度较高的钎焊的接
头，搭接长度通常取为薄件厚度的2~ 3倍； • 锡铅等软钎料钎焊的接头，可取为薄件厚
应用愈来愈广， • 钎焊钢和铜用的银基钎料和铜基钎料， • 钎焊铝用的铝基钎料等 • 高温场合镍基钎料愈来愈受到人们的重视。
26
• ①铜基钎料
• 铜基钎料由于其经济性好，在钢、合金钢、 铜和铜合金的钎焊方面获得了广泛的应用。 标准GB64l8-93中将铜基钎粉分为铜，铜锌 和铜磷钎料。
• ②银基钎料
24
• 2.4典型钎料简介 • (1)软钎料(熔点低于450*(2的钎料) • ① 锡铅钎料 • 软钎料中应用最广的一种。 • 高锡铅合金含Sn6 1.9％时，即形成熔点为183℃的
共晶。 • 纯锡加入铅后强度提高，在共品成份附近时强度和
硬度最高，但导电率则随铅量增大而降低。 • 锡铅合金中有时加入锑，用以减轻钎料在液态时的
16
• ②接头与载荷关系问题 ． • 接头设计时应避免在载荷作用下接头处发
生应力集中，另外在受撕裂、冲击、振动 等载荷作用时也应特别注意接头设计的合 理性。 • 图9列举了一些实例。
17
图9 受动载或重载荷接头的合理设计或不合理设计（15）
18
• ③开设工艺孔
• 工艺孔是指为满足工艺上的要求而在接头上 开的孔。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，见图10。
3 钎焊去膜过程
Xi’an Jiaotong University
第三章
钎焊的去膜过程
Xi’an Jiaotong University
3.1 去膜的必要性
母材表面的氧化膜使 液态钎料润湿性下降， 在干燥空气中氧化膜的生成速度 氧化膜厚度/nm 无法铺展和填缝。所 金属 以要去膜。 1min 1h 1d 不锈钢 1.0 1.0 1.0 焊前要去膜，在焊接 铁 过程中，因温度高， 2.0 2.4 3.3 金属的氧化严重，更 钼 2.0 8.0 10.0 应该去膜。 铜 3.3 5.0 5.0
（1）有机酸
去膜原理 依靠羧基的作用，以金属皂的形式除去氧化膜。
2R COOH MeO ( R.COO)2 Me H 2O
I.
例如：以硬脂酸作钎剂，用锡铅钎料钎焊铜 硬脂酸与氧化铜反应生成硬脂酸铜（绿色晶体）
2C17 H 35COOH CuO Cu (C17 H 35COO)2 H 2O
Xi’an Jiaotong University
II.
硬脂酸铜受热分解，并与系统中的H重新聚合成 硬脂酸，析出活性Cu溶入钎料中，从而促进钎 料的铺展。
Cu (C17 H 35COO)2 +2H + Sn Pb 2C17 H 35COOH Cu Sn Pb
III.
新生成的硬脂酸可以再与氧化物作用…. 有机酸的去膜过程是发生在钎料、钎剂和母材界 面的一种多相络合催化反应。
Xi’an Jiaotong University
（4）天然有机软钎剂—松香
松香是一种天然树脂，呈浅黄色，有特殊气味， 是一种混合物，其中80％为松香酸，其余为海 松酸、左旋海松酸和松香油。 常温下为固体，有电绝缘性、耐湿性和无腐蚀 性等特点。 不溶于水，能溶于酒精、丙酮、甘油等。 熔点：127℃，温度高于150 ℃时能溶解Ag、 Cu、Sn等氧化物。
第三章
钎焊的去膜过程
Xi’an Jiaotong University
3.1 去膜的必要性
母材表面的氧化膜使 液态钎料润湿性下降， 在干燥空气中氧化膜的生成速度 氧化膜厚度/nm 无法铺展和填缝。所 金属 以要去膜。 1min 1h 1d 不锈钢 1.0 1.0 1.0 焊前要去膜，在焊接 铁 过程中，因温度高， 2.0 2.4 3.3 金属的氧化严重，更 钼 2.0 8.0 10.0 应该去膜。 铜 3.3 5.0 5.0
（1）有机酸
去膜原理 依靠羧基的作用，以金属皂的形式除去氧化膜。
2R COOH MeO ( R.COO)2 Me H 2O
I.
例如：以硬脂酸作钎剂，用锡铅钎料钎焊铜 硬脂酸与氧化铜反应生成硬脂酸铜（绿色晶体）
2C17 H 35COOH CuO Cu (C17 H 35COO)2 H 2O
Xi’an Jiaotong University
II.
硬脂酸铜受热分解，并与系统中的H重新聚合成 硬脂酸，析出活性Cu溶入钎料中，从而促进钎 料的铺展。
Cu (C17 H 35COO)2 +2H + Sn Pb 2C17 H 35COOH Cu Sn Pb
III.
新生成的硬脂酸可以再与氧化物作用…. 有机酸的去膜过程是发生在钎料、钎剂和母材界 面的一种多相络合催化反应。
Xi’an Jiaotong University
（4）天然有机软钎剂—松香
松香是一种天然树脂，呈浅黄色，有特殊气味， 是一种混合物，其中80％为松香酸，其余为海 松酸、左旋海松酸和松香油。 常温下为固体，有电绝缘性、耐湿性和无腐蚀 性等特点。 不溶于水，能溶于酒精、丙酮、甘油等。 熔点：127℃，温度高于150 ℃时能溶解Ag、 Cu、Sn等氧化物。
钎焊第七讲 常见材料的钎焊
机理：惰性气氛中的低氧分压 氧化膜与金属膨胀系数相差很大 破损后与液态钎料发生润湿
图7.18 金属氧化物分解压与温度的关系
c.真空气氛钎焊： 氧分压更小，133Pa真空即可比高纯Ar的氧分压低
机理：低氧分压氧化物自分解； 生成的氧化物挥发； 碳钢中的C还原。
图7.19 金属氧化物与CO的自由能
钎焊工艺
KAlF4+K3AlF6共晶
Nocolok 填充Al-Si钎料合金丝，铝氟酸铯填充Al-Zn焊丝
国外：
固体钎剂填充Sn-10Zn共晶合金
铝钎焊膏
Al-12Si共晶钎料粉和Nocolok钎剂粉以有机载体制成膏状
正葵醇或聚乙二醇
Al钎焊中的一些特殊技艺
应用金属镓作为界面活性剂进行铝合金零件精密扩散焊
Step1: 在铝母材表面用棉签涂抹极微量的镓(~1mg/cm2, 合厚度~1.7mm)； Step2: 母材加压~10MPa； Step3: 高频感应迅速加热至500oC，在1-2min完成，不需要钎剂;
b. 低银钎料设计的思维模式： 1. Ag含量≈15 wt.% 2. Cu-Zn含量应在70-85 wt.%，其中Zn含量不超过39 wt.%
铜磷钎料
图7.14 Cu-P二元相图 共晶组织：Cu+Cu3P
图7.15 Cu-Ag-Cu3P三元相图
为了节约Ag，降低熔点， 在Ag-Cu-P钎料中加1%的Sn
图7.21 TLP连接过程示意图
7.5 陶瓷与金属的钎焊
陶瓷的分类： 氧化物陶瓷，碳化物陶瓷，氮化物陶瓷和硼化物陶瓷 氧化物陶瓷：应用最广的属氧化铝陶瓷，Al2O3，又称刚玉，还有ZrO2等 氮化物陶瓷：Si3N4，硬度仅次于金刚石、立方氮化硼、碳化硼
图7.18 金属氧化物分解压与温度的关系
c.真空气氛钎焊： 氧分压更小，133Pa真空即可比高纯Ar的氧分压低
机理：低氧分压氧化物自分解； 生成的氧化物挥发； 碳钢中的C还原。
图7.19 金属氧化物与CO的自由能
钎焊工艺
KAlF4+K3AlF6共晶
Nocolok 填充Al-Si钎料合金丝，铝氟酸铯填充Al-Zn焊丝
国外：
固体钎剂填充Sn-10Zn共晶合金
铝钎焊膏
Al-12Si共晶钎料粉和Nocolok钎剂粉以有机载体制成膏状
正葵醇或聚乙二醇
Al钎焊中的一些特殊技艺
应用金属镓作为界面活性剂进行铝合金零件精密扩散焊
Step1: 在铝母材表面用棉签涂抹极微量的镓(~1mg/cm2, 合厚度~1.7mm)； Step2: 母材加压~10MPa； Step3: 高频感应迅速加热至500oC，在1-2min完成，不需要钎剂;
b. 低银钎料设计的思维模式： 1. Ag含量≈15 wt.% 2. Cu-Zn含量应在70-85 wt.%，其中Zn含量不超过39 wt.%
铜磷钎料
图7.14 Cu-P二元相图 共晶组织：Cu+Cu3P
图7.15 Cu-Ag-Cu3P三元相图
为了节约Ag，降低熔点， 在Ag-Cu-P钎料中加1%的Sn
图7.21 TLP连接过程示意图
7.5 陶瓷与金属的钎焊
陶瓷的分类： 氧化物陶瓷，碳化物陶瓷，氮化物陶瓷和硼化物陶瓷 氧化物陶瓷：应用最广的属氧化铝陶瓷，Al2O3，又称刚玉，还有ZrO2等 氮化物陶瓷：Si3N4，硬度仅次于金刚石、立方氮化硼、碳化硼
《钎焊方法及工艺》课件
钎焊的应用领域
总结词
了解钎焊的应用领域可以更好地理解其在工业生产中的重要性和价值。
详细描述
钎焊广泛应用于电子、通信、航空航天、汽车、家电等领域，如电子元件的连接、散热器的制造、飞机发动机的 制造等。通过选择合适的钎焊材料和工艺，可以实现高质量、高效率的焊接连接，提高产品的可靠性和性能。
01
钎焊材料
钎料种类及选择
软钎料
主要用于电子、仪表和家用电器等行业的钎焊，常用的软钎料有锡铅钎料、镉 基钎料、铋基钎料和铜基钎料等。选择软钎料时，需要考虑被连接材料的种类 、钎焊温度和工件的使用环境等因素。
硬钎料
主要用于制造受力较大的机械零件，如汽车和航空航天领域。常用的硬钎料有 铜基钎料、镍基钎料、钴基钎料和铁基钎料等。选择硬钎料时，需要考虑被连 接材料的强度、韧性和耐腐蚀性等因素。
清理残渣
使用工具清理掉残留在工件表面的多 余钎料和杂物。
检验质量
检查焊接接头的外观、致密性和强度 ，确保满足要求。
力学性能测试
对接头进行拉伸、弯曲等试验，以评 估其力学性能。
01
钎焊缺陷及防止措 施
常见的钎焊缺陷
气孔 夹渣 未熔合 裂纹
在钎焊过程中，熔融的液态金属中残存的气体未能完全逸出， 在焊缝中形成气孔。
钎焊技术的未来发展前景
总结词
随着科技的不断发展，钎焊技术的未来发展 前景广阔。
详细描述
未来，随着新材料、新工艺的不断涌现，钎 焊技术将在更广泛的领域得到应用。同时， 随着环保意识的提高，绿色钎焊技术也将成 为未来的发展趋势。此外，智能化、自动化 焊接技术的不断发展，也将为钎焊技术的未
来发展提供有力支持。
防止缺陷产生的措施
气孔
应确保焊接过程中熔池得到良好 的保护，避免空气进入熔池；同 时应清理干净母材或焊丝表面的
《电子产品焊接工艺》PPT课件
§7.2 手工焊接的工艺要求及质量分析
• 手工焊接设备 • 手工焊接工艺
手工焊接设备
• 普通电烙铁 • 调温电烙铁 • 恒温电烙铁
普通电烙铁1
• 电热丝式电烙铁 电流通过电热丝发热而加热 烙铁头。
–内热式：电热丝置于烙铁头内部 –外热式：电热丝包在烙铁头上
内热式电烙铁
普通电烙铁2
调温电烙铁1
第7章 焊接工艺
§7.1 焊接的基本知识 §7.2 手工焊接的工艺要求及质量分析 §7.3 自动焊接技术 §7.4 无锡焊接技术
§7.1 焊接的基本知识
• 焊接一般分三大类：熔焊、接触焊和钎焊。 – 熔焊 熔焊是指在焊接过程中，将焊件接头加热至熔化 状态，在不外加压力的情况下完成焊接的方法。 如电弧焊、气焊等。 – 接触焊 在焊接过程中，必须对焊件施加压力(加热或不 加热)完成焊接的方法。如超声波焊、脉冲焊、摩 擦焊等。
焊接的机理1
润湿的好坏用润湿角表示
a）θ>90°不润湿 b）θ=90°润湿不良 c）θ<90°润湿良好
合金层
• 一个好的焊点必须具备： – 良好的机械性能使元器件牢牢固定在PCB板 上 – 优良导电性能
焊接要素
• 可焊部位必须清洁 • 焊接工具 • 焊锡 • 助焊剂 • 温度 • 正确的工作方法
• 温度非常稳定的电烙铁 • 特点：
–升温快 TIP能在4S N内自动升温到所 需的温度
–温度稳定性好 ±1.1 °C –符合ESD防护的标准。
METCAL公司MS-500S型恒温电烙铁1
METCAL公司MS-500S型恒温电烙铁2
Punta Bobina Calentador
Conector
如何选用烙铁头
《电子产品焊接工艺》PPT课件
第四十页，共40页。
第九页，共40页。
第十页，共40页。
常用焊锡2
• 焊膏
是表面安装技术中的一种重要贴装材料，由焊粉，有机物和溶剂 组成，制成糊状物，能方便地用丝网、模板或点膏机印涂在印制 电路板上。
• 含银的焊锡
在锡铅焊料中添加0．5％～2．0％的银，可减少镀银件中的银在 焊料中的溶解量，并可降低焊料的熔点
第十一页，共40页。
• 助焊剂 • 温度 • 正确的工作方法
第七页，共40页。
焊料
凡是用来熔合两种或两种以上的金属面，使之形成一个整 体的金属的合金都叫焊料。
– 根据其组成成分，焊料可以分为锡铅焊料、银焊 料、及铜焊料
– 按熔点，焊料又可以分为软焊料（熔点在450℃以 下）和硬焊料（熔点在450℃以上）
在电子装配中常用的是锡铅焊料
绵每天使用都要清洗，应给海绵加纯净水。 • 关闭电源前，一定要给烙铁上锡
第二十七页，共40页。
手工焊接工艺
• 正确的焊接方法
TIP头与焊盘的平面成45°，焊接时利用TIP头的端面预热引 线和焊盘，待金属上升至焊接温度时，再加焊锡丝。
第二十八页，共40页。
穿孔器件焊接步骤
• 预热 • 加适量的焊锡，
• 有较低的表面张力，受热后能迅速均匀地流动。
• 熔化时不产生飞溅或飞沫。
• 不产生有害气体和有强烈刺激性的气味。
• 不导电，无腐蚀性，残留物无副作用。
• 助焊剂的膜要光亮，致密、干燥快、不吸潮、热稳定性好。
第十三页，共40页。
助焊剂的种类
• 助焊剂一般可分为有机，无机和树脂三大类。
– 无机系列：一般无机助焊剂化学作用强，腐蚀作用大。锡焊性好。 但对电路元件有破坏作用，焊后必须清洗干净。
第九页，共40页。
第十页，共40页。
常用焊锡2
• 焊膏
是表面安装技术中的一种重要贴装材料，由焊粉，有机物和溶剂 组成，制成糊状物，能方便地用丝网、模板或点膏机印涂在印制 电路板上。
• 含银的焊锡
在锡铅焊料中添加0．5％～2．0％的银，可减少镀银件中的银在 焊料中的溶解量，并可降低焊料的熔点
第十一页，共40页。
• 助焊剂 • 温度 • 正确的工作方法
第七页，共40页。
焊料
凡是用来熔合两种或两种以上的金属面，使之形成一个整 体的金属的合金都叫焊料。
– 根据其组成成分，焊料可以分为锡铅焊料、银焊 料、及铜焊料
– 按熔点，焊料又可以分为软焊料（熔点在450℃以 下）和硬焊料（熔点在450℃以上）
在电子装配中常用的是锡铅焊料
绵每天使用都要清洗，应给海绵加纯净水。 • 关闭电源前，一定要给烙铁上锡
第二十七页，共40页。
手工焊接工艺
• 正确的焊接方法
TIP头与焊盘的平面成45°，焊接时利用TIP头的端面预热引 线和焊盘，待金属上升至焊接温度时，再加焊锡丝。
第二十八页，共40页。
穿孔器件焊接步骤
• 预热 • 加适量的焊锡，
• 有较低的表面张力，受热后能迅速均匀地流动。
• 熔化时不产生飞溅或飞沫。
• 不产生有害气体和有强烈刺激性的气味。
• 不导电，无腐蚀性，残留物无副作用。
• 助焊剂的膜要光亮，致密、干燥快、不吸潮、热稳定性好。
第十三页，共40页。
助焊剂的种类
• 助焊剂一般可分为有机，无机和树脂三大类。
– 无机系列：一般无机助焊剂化学作用强，腐蚀作用大。锡焊性好。 但对电路元件有破坏作用，焊后必须清洗干净。
钎焊方法及工艺-PPT
• 2)钎焊性得好坏还表现在钎焊加热温度对工件 材料组织及性能得影响上。
例如,硬铝LYl2得固相线温度相当低,目前还 没有合适得钎料使其在硬钎焊时不发生过烧, 故钎焊性差。
• 3)钎焊性得又一重要标志就是钎料对它得润湿 作用。
• 多数钎料对铜、钢得润湿作用都比较好,对钼、 钨得差。前者钎焊性好,后者钎焊性差。
图6 端面密封接头
图7 管或棒与板得接头形式
图8 线接触钎焊接头
• ②接头与载荷关系问题 、
• 接头设计时应避免在载荷作用下接头处发 生应力集中,另外在受撕裂、冲击、振动等 载荷作用时也应特别注意接头设计头得合理设计或不合理设计(15)
• 塑料就是一种以高分子量合成树脂为主要成份得人 工合成材料(合成树脂就是高分子化合物,也称聚合 物。)
• 生产塑料得原料含有碳,如石油、天然气、木材、 煤、乙烷等,则它属有机化学范畴。在这些物质中 存在不饱合键,如单个分子、单体得乙烯、氯乙烯 等。这些单分子、单体得物质可以通过化学反应形 成多分子(也称大分子)多体物质,如聚乙烯(PE)、聚 氯乙烯(PVC)。由单分子结构得物质(大多为气态或 液态)转变成多分子结构得物质这一过程称为聚合 作用。
• 塑料得结构就是由链状分子构成,或称纤维 状分子。与棉花得网状纤维相类似,就是无 序卷绕状。根据分子链得构造,塑料可分热 塑性塑料、弹性塑料(合成橡胶)与热固性塑 料(图1)。
• 在实际中,人们使用得塑料不就是纯塑料,而就是添 加了些辅助材料,如稳定剂、强化剂与着色剂等。由 此获得特殊性能与降低成本。
• 4、钎焊得质量控制
• 与熔化焊得质量控制一样,钎焊得质量控制越来越被 各个国家所重视,在欧洲已经颁布了许多相关得标准 与规程,包括钎焊接头得检验,钎焊得工艺评定,钎焊 操作人员得培训及考试认证等方面,本节仅将相关标 准及规程列举如下。
钎焊去膜过程
金属表面的氧化膜及其去除机制
氧化膜的结构决定膜的致密度，而膜的致密 度决定着对金属的保护程度。一般来说，结晶度 低或者是无定形结构的表面膜具有较大的致密度， 如铝合金表面的γ-Al2O3，铁表面的Fe3O4、铜表 面的Cu2O等都具有低的结晶度和高的致密度，因 而其能够完善地保护金属免于进一步氧化。而某 些金属表面的氧化膜比较疏松，不能完全隔绝空 气，因而随着时间的延长，氧化膜的厚度会持续 增加。
软钎剂钎焊时母材表面氧化膜的去除
松香基软钎剂
松香是一种天然树脂，呈浅黄色，有特殊气味，溶于酒精、 丙酮、甘油、苯等有机溶剂，不溶于水。 松香是几种化合物的混合物，成分随原料的来源而发生变化。 组成中约有70~80%为松香酸、10~15%为d-海松香酸和l-海 松香酸。 松香酸（也称为松油脂酸）是一种杂环的二烯烃，其熔点为 174°C，在300°C下会发生分子重排，形成新松香酸。 新松香酸熔点为169°C，进一步加热会发生岐化作用，成 为焦性松香酸。 d-海松香酸是另一种原始松香结构，是非共轭二烯烃，其熔 点为219°C。 l-海松香酸是松香的另一种结构，为一种同环二烯烃，其熔 点为152°C。
软钎剂钎焊时母材表面氧化膜的去除
松香基软钎剂 高纯度松香可以通过 加热使松香蒸发，然 后冷凝松香蒸气而获 得。这种高纯度松香 一般称之为水白松香。 为提高松香钎剂的活 性，可向松香中加入 活化剂，这样就构成 活化松香钎剂。
松香酸和海松香酸的结构式
软钎剂钎焊时母材表面氧化膜的去除
松香基软钎剂
软钎剂钎焊时母材表面氧化膜的去除
非松香基软钎剂
以有机物为主体，但不含有松香等树 脂类物质的软钎剂称为非松香基软钎剂。 这类钎剂的组成成分主要包括以下几类 物质： 有机醇 有机酸 有机卤化物 有机胺和氨类化合物
钎焊工艺介绍 PPT
9
钎焊焊料—硬钎料
硬钎料由于强度相对较高，可用于钎焊受力构件。硬钎料包括： AI基钎料：用于钎焊铝及铝合金 Ag基钎料：综合性能优良，可以钎焊各种金属，是应用最广的一类硬钎料。 Cu基钎料：
铜钎料：钎焊碳钢、低合金钢。 铜锌钎料：多种钎焊方法焊多种金属。 铜磷钎料：主要用于钎焊铜和铜合金，在电机制造和制冷设备应用广泛。 Ni基钎料：性能优良，可焊多种金属。
通常可采用钎剂、气体介质、机械方法 和物理方法清除。
钎剂既可以防止工件及钎料氧化，又可 以去除其氧化膜，还可以减小表面张力促进 钎料流动，配合钎焊接头的形成。
11
钎焊焊料—钎剂
12
钎焊气体介质及其作用
钎焊中使用的中性气体主要是氩，个别情况下也用氮。 氩是惰性气体，主要是起保护作用，没有直接去除氧化膜的能力。有
合件的尺寸精度、零件的装配定位、钎料的安置、钎焊接头的间隙等工艺 问题。
钎焊接头大多采用搭接形式。 在生产实践中，对采用银基、铜基、镍基等强度较高的钎料钎焊接头， 搭接长度通常取为薄件厚度的2～3倍；对用锡铅等软钎料钎焊接头，可取 为薄件厚度的4～5倍，但不希望搭接长度大于15mm。
5、电阻钎焊(resistance brazing) （加热极快，生产率高）
17
钎焊方法与工艺
6、感应钎焊(induction brazing)（加热迅速，氧化 少，主要钎焊比较小的工件）
18
二、钎焊工艺
钎焊生产工艺包括钎焊前工件表面准备、装配、安置钎料、钎焊、钎 后处理等各工序。
1、钎焊接头设计 设计钎焊接头时，首先应考虑接头的强度，其次还要考虑如何保证组
14
钎焊方法与工艺
２、火焰钎焊(torch brazing ; torch soldering)
钎焊焊料—硬钎料
硬钎料由于强度相对较高，可用于钎焊受力构件。硬钎料包括： AI基钎料：用于钎焊铝及铝合金 Ag基钎料：综合性能优良，可以钎焊各种金属，是应用最广的一类硬钎料。 Cu基钎料：
铜钎料：钎焊碳钢、低合金钢。 铜锌钎料：多种钎焊方法焊多种金属。 铜磷钎料：主要用于钎焊铜和铜合金，在电机制造和制冷设备应用广泛。 Ni基钎料：性能优良，可焊多种金属。
通常可采用钎剂、气体介质、机械方法 和物理方法清除。
钎剂既可以防止工件及钎料氧化，又可 以去除其氧化膜，还可以减小表面张力促进 钎料流动，配合钎焊接头的形成。
11
钎焊焊料—钎剂
12
钎焊气体介质及其作用
钎焊中使用的中性气体主要是氩，个别情况下也用氮。 氩是惰性气体，主要是起保护作用，没有直接去除氧化膜的能力。有
合件的尺寸精度、零件的装配定位、钎料的安置、钎焊接头的间隙等工艺 问题。
钎焊接头大多采用搭接形式。 在生产实践中，对采用银基、铜基、镍基等强度较高的钎料钎焊接头， 搭接长度通常取为薄件厚度的2～3倍；对用锡铅等软钎料钎焊接头，可取 为薄件厚度的4～5倍，但不希望搭接长度大于15mm。
5、电阻钎焊(resistance brazing) （加热极快，生产率高）
17
钎焊方法与工艺
6、感应钎焊(induction brazing)（加热迅速，氧化 少，主要钎焊比较小的工件）
18
二、钎焊工艺
钎焊生产工艺包括钎焊前工件表面准备、装配、安置钎料、钎焊、钎 后处理等各工序。
1、钎焊接头设计 设计钎焊接头时，首先应考虑接头的强度，其次还要考虑如何保证组
14
钎焊方法与工艺
２、火焰钎焊(torch brazing ; torch soldering)
第7章 钎焊
国内钎焊技术的研究现状
国内对铝及其合金的钎焊技术研究的应用，主要针对铝散热器、铝-不
锈钢异种材料、微波器件、铝合金门框等产品。另一个研究和应用领域是
铝-不锈钢复合锅底的钎焊。铝及铝合金钎焊是一种优良的连接技术，但目 前还有很多问题亟待解决。哈焊所研究开发出500℃左右钎焊A1的材料， 目前，正在进行生产试验，一旦解决了批量生产成本问题，市场前景将十
火焰钎焊
火焰钎焊：这种钎焊方法，是用可 燃气体或液体燃料的气化产物与氧 或空气混合燃烧所形成的火焰来进 行钎焊加热的。最常用的是氧乙炔 焰。 火焰钎焊简单灵活，应用很广。它 通用性大，工艺过程较简单，又能 保证必要的钎焊质量，所用设备简 单轻便，又容易自制，燃气来源广， 不依赖电力供应。主要用于以铜基 钎料、银基钎料钎焊碳钢、低合金 钢、不锈钢、铜及铜合金的薄壁和 小型焊件。也用于铝基钎料钎焊铝 及铝合金。
预防再氧化
Prevent Oxidation
减少表面張力
Reduce Surface Tension
形成焊锡面
Create Smooth Surface
去除金属表面氧 化膜使焊锡扩散
覆盖除去氧化膜 的地方进行焊接 防止再氧化
减少焊点的表面张 力与帮助焊点扩散
形成焊点表面的 平滑,防止连焊 等情况
焊锡合金
毛细现象
粉笔吸墨水，墙从地面吸水… …
3、影响钎料润湿性的因素 一）、各项组成对润湿性的影响 钎料和母材成分 一般来说，如果构成钎料和母材的各元素之间可以发生相互作用，形成固 溶体、共晶体或金属间化合物．就会表现出良好的润湿性，反之，润湿性就较 差。 界面张力是材料的本身特性之一，反映材料内部的原子对原子吸引力的强 弱。
含有助焊剂的钎料
钎焊及焊接机理31页PPT
钎焊及焊接机理
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
31
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子抵得上武器的精良。——达·芬奇
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子抵得上武器的精良。——达·芬奇
第7章：-钎焊去膜过程(3h)课件(1)
松香酸和海松香酸的结构式
第7章 钎焊去膜过程
松香作为钎剂是因为松香酸可以和氧化铜等 金属氧化物发生反应，生成松香铜之类的金 属化合物：
2C19H29COOH+CuO→(C19H29COO)2Cu+H2O↑
松香铜是一种绿色半透明的类似松香状 的物质，它易于和未参加反应的松香混合， 留下裸露的金属铜表面以便钎料润湿。松香 酸不与纯铜发生反应，因而无腐蚀问题。
第7章 钎焊去膜过程
例如: 硬脂酸与氧化铜的反应，认为其去除氧化膜
的过程是按如下方式进行的： 2C17H35COOH+CuO→Cu(C17H35COO)2+H2O↑
反应产物是硬脂酸铜，为绿色晶体，熔点为 200°C。
随后，硬脂酸铜在钎焊温度下会发生热分解， 吸收氢气，生成硬脂酸和铜。
Cu(C17H35COO)2+2H2→2C17H35COOH+Cu↓
3.1无机软钎剂
3.1.1可用作钎剂的无机酸主要有磷酸、盐酸和氢氟 酸等。通常以水溶液或酒精溶液的方式使用，也可与 凡士林调成膏状使用。这些酸是依靠化学反应来去除 金属表面氧化膜的：
3MeO+2H3PO4→Me3(PO4)2+3H2O MeO+2HCl→MeCl2+H2O MeO+2HF→MeF2+H2O
第7章 钎焊去膜过程
为增强松香的活性而加入各种活化剂， 这就构成了活化松香钎剂。活化松香钎剂 的去除氧化膜的机制也因活化剂的种类而 异。
一般来说，随着活化剂的加入，松香 钎剂的活性增强，其腐蚀性也相应增加。 因此采用高活性松香钎剂钎焊的接头，一 般要在钎后用有机溶剂进行清洗。
第7章 钎焊去膜过程
第7章 钎焊去膜过程
钎焊基础知识 ppt课件
等，以及对工件表面进行镀覆处理； 3）用平夹具、点焊、铆焊或其它形式对工件进行装配
定位； 4）放置钎料； 5）选择合适的钎剂； 6）确定焊接参数，主要是焊接温度和焊接时间； 7）进行加热焊接； 8）焊后清理（用机械或化学法去残渣）； 9）对钎缝进行质量检验。
五.钎焊接头的基本形式
钎焊接头的形式较多，但是常使用的有搭 接、对接、斜接及T形接等四种基本形式。
一.焊接的种类
随着科学技技术的发展，焊接方法和焊接 技术也得到了快速的发展，焊接方法有： 手工电弧焊、气体保护焊、摩擦焊、超声 波焊、等离子弧焊、激光焊、电子束焊、 钎焊、电阻焊、扩散焊、爆炸焊、电渣焊 等；我们公司采用的焊接方法有：手工电 弧焊、气体保护焊、钎焊和电阻焊，而触 头系统加工大多采用钎焊方法。
三.钎焊的类别
1）按照热源和加热方法不同分为：火焰钎焊、感应钎 焊、炉中钎焊、电阻钎焊、烙铁钎焊、浸渍钎焊、超声 波钎焊、激光钎焊和气相钎焊等。
2）按照钎焊温度高低分为：高温钎焊、中温钎焊和低 温钎焊，加热温度高于800度的称为高温钎焊，
加热温度在550～800度之间的称为中温钎焊，低于550 度的称为低温钎焊。
棒、片、粉状、膏状等） 7）具有良好的润湿性，能充分填满钎缝间隙； 8）具有安全性，无毒，少用重金属物质。
七.钎料及其种类
按熔点的高低，钎料可分为软钎料和硬钎料。通常把熔 点低于450度的钎料称为易熔钎料，俗称软钎料，熔点 高于450度的钎料称为难熔钎料，俗称硬 钎料。
软钎料有锡铅、铅基、镉基等合金；软钎料主要用于 焊接受力不大和工作温度较低的工件，常用的且应用最 广的软钎料是锡铅钎料。
七.钎料及其种类
钎料是形成钎料接头的填充金属。工件依靠熔化的钎料 连接起来，钎料自身的性能及与母材间的相互作用，在 很大程度上决定了钎料接头的性能。钎料应满足下列要 求：
定位； 4）放置钎料； 5）选择合适的钎剂； 6）确定焊接参数，主要是焊接温度和焊接时间； 7）进行加热焊接； 8）焊后清理（用机械或化学法去残渣）； 9）对钎缝进行质量检验。
五.钎焊接头的基本形式
钎焊接头的形式较多，但是常使用的有搭 接、对接、斜接及T形接等四种基本形式。
一.焊接的种类
随着科学技技术的发展，焊接方法和焊接 技术也得到了快速的发展，焊接方法有： 手工电弧焊、气体保护焊、摩擦焊、超声 波焊、等离子弧焊、激光焊、电子束焊、 钎焊、电阻焊、扩散焊、爆炸焊、电渣焊 等；我们公司采用的焊接方法有：手工电 弧焊、气体保护焊、钎焊和电阻焊，而触 头系统加工大多采用钎焊方法。
三.钎焊的类别
1）按照热源和加热方法不同分为：火焰钎焊、感应钎 焊、炉中钎焊、电阻钎焊、烙铁钎焊、浸渍钎焊、超声 波钎焊、激光钎焊和气相钎焊等。
2）按照钎焊温度高低分为：高温钎焊、中温钎焊和低 温钎焊，加热温度高于800度的称为高温钎焊，
加热温度在550～800度之间的称为中温钎焊，低于550 度的称为低温钎焊。
棒、片、粉状、膏状等） 7）具有良好的润湿性，能充分填满钎缝间隙； 8）具有安全性，无毒，少用重金属物质。
七.钎料及其种类
按熔点的高低，钎料可分为软钎料和硬钎料。通常把熔 点低于450度的钎料称为易熔钎料，俗称软钎料，熔点 高于450度的钎料称为难熔钎料，俗称硬 钎料。
软钎料有锡铅、铅基、镉基等合金；软钎料主要用于 焊接受力不大和工作温度较低的工件，常用的且应用最 广的软钎料是锡铅钎料。
七.钎料及其种类
钎料是形成钎料接头的填充金属。工件依靠熔化的钎料 连接起来，钎料自身的性能及与母材间的相互作用，在 很大程度上决定了钎料接头的性能。钎料应满足下列要 求：
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第7章 钎焊去膜过程
3.常用软钎剂可以分为： 无机软钎剂 Ⅰ.无机酸类软钎剂 Ⅱ.无机盐类软钎剂 有机软钎剂： Ⅰ.树脂基软钎剂（以松香为主体） Ⅱ.非树脂基软钎剂 此外还可以分成 免清洗钎剂 水溶性钎剂 醇溶性钎剂
第7章 钎焊去膜过程
3.1无机软钎剂 3.1.1 可用作钎剂的无机酸主要有磷酸、盐酸和氢氟 酸等。通常以水溶液或酒精溶液的方式使用，也可与 凡士林调成膏状使用。这些酸是依靠化学反应来去除 金属表面氧化膜的： 3MeO+2H3PO4→Me3(PO4)2+3H2O MeO+2HCl→MeCl2+H2O MeO+2HF→MeF2+H2O 盐酸和氢氟酸对母材有强烈的腐蚀作用，并且在 加热过程中会析出有害气体，因此很少单独使用，只 是作为某些钎剂的添加组分。磷酸溶液使用起来比较 安全，并且也具有较强的去膜能力，可以用于钎焊铝 青铜和不锈钢等材料。
第7章 钎焊去膜过程
软钎剂 钎剂去膜 钎焊时的去膜 气体介质去膜
硬钎剂 铝用钎剂
中性气体
活性气体 真空
第7章 钎焊去膜过程
真空钎焊的去膜机制比较复杂，在此过程中可 能存在金属氧化物的分解，微量还原性气氛造成 氧化物的还原，氧化膜在真空中加热时发生破裂， 以及某些元素与氧化膜组元发生置换等。 钎焊方法及被钎材料的多样性决定了材料表 面氧化膜去除的复杂性，不同的方法和对象，其 表面氧化膜去除的机制不会是完全相同的，不可 能用一个统一的模式来描述。
第7章 钎焊去膜过程
第7章 钎焊去膜过程
一.钎焊去膜的必要性和方法 在钎焊过程中，去除母材表面存在的 氧化膜是保证液态钎料良好润湿母材并 顺利完成钎焊连接的基本前提。由于材 料性质、成分上的差异，其表面氧化膜 也表现出不同的特性。为去除材料表面 的氧化膜，可以采用物理的方法和化学 的方法，本章将对这些方法的原理加以 分析。
第7章 钎焊去膜过程
③ 能很好地溶解或破坏被钎焊金属和钎料表面的氧化膜。 钎剂中各组分的汽化（蒸发）温度比钎焊温度高，以避免 钎剂挥发而丧失对钎焊部位的保护作用，钎剂挥发物的毒 性小。 ④ 在钎焊温度范围内钎剂应黏度小、流动性好，能很好地 润湿钎焊金属、减小液态钎料的界面张力。 ⑤ 熔融钎剂及清除氧化膜后的生成物密度应较小，有利于 上浮，呈薄膜层均匀覆盖在钎焊金属表面，有效隔绝空气 ，促进钎料的润湿和铺展，不致滞留在钎缝中形成夹渣。 ⑥ 熔融钎剂残渣不应对钎焊金属和钎缝有强烈的腐蚀作用 ，并且要容易清理。
第7章 钎焊去膜过程
金属表面的氧化膜厚度常常是不均匀的。一 般在晶界处的膜较厚，而晶粒中心部位较薄。合金 表面的氧化膜的情况更为复杂，合金中有利于降低 表面能的组元以及亲氧组元会不断向表面扩散，参 与表面氧化膜的形成，因而使合金表面氧化膜的情 况更加复杂化。如在含镁的铝合金中，尽管镁的含 量很少，但在表面膜中仍明显存在MgAlO4相；在 Sn-Pb合金中加入微量的Ga，在其表面膜中检测出 的Ga含量却比体内高出近2000倍；而含Al或Ti的铁 镍合金的表面膜基本上是由Al或Ti的氧化物组成。 合金表面的氧化膜与基体金属的结合强度往往比纯 金属与其表面膜的结合牢固得多。
第7章 钎焊去膜过程
氧化膜的结构决定膜的致密度，而膜的致密 度决定着对金属的保护程度。一般来说，结晶度 低或者是无定形结构的表面膜具有较大的致密度， 如铝合金表面的γ -Al2O3，铁表面的Fe3O4、铜表 面的Cu2O等都具有低的结晶度和高的致密度，因 而其能够完善地保护金属免于进一步氧化。而某 些金属表面的氧化膜比较疏松，不能完全隔绝空 气，因而随着时间的延长，氧化膜的厚度会持续 增加。
第7章 钎焊去膜过程
2.对钎剂的基本要求 钎焊中对钎剂的基本要求如下： ① 钎剂的熔点和最低活性温度比钎料低，在活性温 度范围内有足够的流动性。在钎料熔化之前钎剂 就应熔化并开始起作用，去除钎缝间隙和钎料表 面的氧化膜，为液态钎料的铺展润湿创造条件。 ② 应具有良好的热稳定性，使钎剂在加热过程中保 持其成分和作用稳定不变，一般说来钎剂应具有 不小于１００℃的热稳定温度范围。
第7章 钎焊去膜过程
二.软钎剂去膜
1.钎剂的作用 钎剂的作用:(1)清除熔融钎料和母材表面的 氧化物，为液态钎料在母材上铺展和填缝创造 必要条件。 (2)以液体薄层覆盖母材和钎料表面，隔绝空 气（气体钎剂以另外形式出现）来保护钎料及 母材表面不被继续氧化。 (3)钎剂能改善钎料对母材的润湿性能，促进 界面活化，使其能顺利实现钎焊过程。
第7章 钎焊去膜过程
要实现母材之间的良好钎焊结合，就必须去除母材表 面的氧化膜，这样才能保证液态钎料在母材表面上良好润 湿和填缝，并进而实现结合。 金属表面的氧化膜的去除通常可以分两个阶段来考虑， 首先是钎前去膜，其次是钎焊时去膜。 所谓钎前去膜是指在钎焊进行之前要采用一定的方式去 除母材表面的氧化膜及油污，最常用的方法是化学清洗， 如：用酸或碱的稀水溶液来去膜。但仅进行钎前清洗还远 不能满足钎焊的要求，因为在清洗后的存放和钎焊加热的 过程中，母材和钎料的表面上还会再次形成一层薄薄的氧 化膜。因此在钎焊时仍须采取一定的去制因去膜方式和材料的差异而 不同，大体上有以下几种方式： 物理方式：如机械刮擦使氧化膜破碎，或是采用超 声波振动方法，利用超声波的空化作用使母材表面 的氧化膜脱落； 化学方式：即利用钎剂与母材表面氧化膜的反应来 达到去除氧化膜的目的。多数钎剂钎焊过程都是通 过化学机制来去除氧化膜的，但在此过程中的反应 却是多种多样的，其作用方式可以是使氧化膜溶解， 也可以是使氧化膜与基体金属的结合被削弱而剥落 等等。
第7章 钎焊去膜过程
在常规环境条件下，母材（固态金属）和钎 料（固态或熔融状态）的表面上都覆盖一层表面 膜。习惯上，人们将其统称为氧化膜。这主要是 因为这层表面膜的主体是金属氧化物，如亲氧的 铝、钛、铬、铍等金属表面上就存在一层致密的 氧化膜，而铜、铁等金属除与氧结合形成氧化物 之外，还与二氧化碳有较强的亲和力，因而在此 类金属的表面上除氧化物之外，还常存在有碱式 碳酸盐。两性金属如锡、锌等的表面上还可能形 成氢氧化物，如Sn(OH)2或Zn(OH)2等。无论是固 体母材表面还是液态钎料表面，在适当的条件下 都可能形成相应的表面膜，我们也按习惯称其为 氧化膜。