钎焊第五讲 钎剂
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主体组分：无机酸或无机盐 优势：无机钎剂的热稳定性好，活性温度区间宽，持续时间长，可以用 于较高温度下的钎焊。
表5.2 常用无机软钎剂的组分及适用范围
图5.1 钎剂去氧化膜示意图
5.3 铝用钎剂
•铝用软钎剂：有机胺 按氧化膜去除方式分：有机钎剂和反应钎剂
有机钎剂组成：有机胺+氟硼酸(氟硼酸盐) T<275oC •铝用硬钎剂：氯化物和氟化物
表5.3 常用铝用硬钎剂的组分及钎焊方法
5.4 硬钎剂
•硬钎剂：与硬钎料配套使用的无机钎剂 钢和重有色金属的硬钎剂：硼砂、硼酸或其他熔盐混合物
表5.4 常用硬钎剂的组分、钎焊温度及用途
5.5 气体钎剂
•特点：没有残渣，无需清理，一般都有毒性和腐蚀性。 •活性气体：HF，HCl; •低沸点液态化合物: BCl3, PCl3; •低升华点的固态化合物：HH4F，KBF4。
•钎剂的分类与编号： 通常针对不同的使用温度，钎剂可分为软钎剂和硬钎剂，软 钎剂又可根据活性剂和载体的类型分为无机软钎剂和有机软 钎剂，硬钎剂分为粉末钎剂、膏状钎剂等。
非活性松香软钎剂：R型； 中度活性松香软钎剂：RMA型； 全活性松香软钎剂：RA型； 超活性松香软钎剂：SRA型。
气体钎剂通常是在中高温度下使用，它可以根据使用环境或方式分为炉中钎 焊用气体钎剂和火焰钎焊用气体钎剂
絮状物：在配制钎剂或钎焊过程中出现难熔的絮状悬浮物
LiCl-NaCl-KCl覆盖剂体系组成的影响 难溶物主要为偏离共晶成分后的初 生NaCl或KCl 钎剂组分制备过程及杂质的影响 MCl2+(2-x)OH-=M(OH)2-xClx+(2-x)Cl上式0≤x<2，可进一步失水： 2M(OH)2-xClx=M2O2-xCl2x+(2-x)H2O
图5.4 界面活性剂浓度与流布面积关系
2.钎剂失效问题：随着加热时间延长，钎料流布性下降，甚至不 润湿母材的现象。
原因： Leabharlann Baidu湿受潮
析出金属层液体状态的结束
2 wt.% LiF 去膜剂； 5 wt.% MCln表面活性剂 @ 620 oC
图5.5 界面活性剂的失效曲线
3.钎剂中不熔性絮状物生成的原因及其消除方法
钎焊第五讲 钎剂
5.1 钎剂的概念和分类
•基本概念：在钎焊中保护零件和钎料表面免于氧化，对待焊 部位已经存在的氧化膜具有有效去除作用，同时改善钎料对 基体材料表面润湿能力的物质。
• 主要作用： 1. 去膜作用； 2. 保护作用； 3. 活化作用。
• 对钎剂的一般要求： 1. 钎剂应具有去膜、净化表面的作用； 2. 钎剂应具有覆盖和保护作用； 3. 钎剂应具有匹配的理化特性； 4. 钎剂应具有热稳定性； 5. 钎剂应具有无毒、无腐蚀及易清除性。
5.7 氟化物钎剂
氯化物钎剂吸潮和水解腐蚀焊缝和母材，于是氟铝酸盐钎剂应用而生
氟铝酸盐钎剂特点：活性高、难溶水、不吸潮、无腐蚀。 例如：典型的Nocolok(Non-corrosive look)钎剂，以KAlF4(AlF3-KF)为基
•氟铝酸钾高温铝钎剂的湿法合成及在钎焊时的作用机理
1.克服氯化物钎剂的缺点； 2.为了免去真空钎焊对设备的要求。
表5.5 常规气体钎剂的种类、组分、钎焊工艺及用途
5.6 氯化物钎剂
•高温铝钎剂的选择
1.钎剂组成：覆盖剂、去膜剂(LiF)和界面活性剂。
覆盖剂作用：维持、条件钎剂熔点
Al-Cu-Si共晶钎料/Al 600 oC
文献报道: LiCl-NaCl-KCl 21:28:51 实验中: CaCl2-NaCl-KCl
检查手段如下： 显微镜分析颗粒； DSC分析熔点； XRD衍射分析物相。
5.2 软钎剂
•有机软钎剂：松香、有机胺和有机卤化物是这类钎剂的基本成分，它 们的化学活性较弱，去除氧化物的能力不强，对母材腐蚀十分轻微或 几乎没有腐蚀性。
主体组分：松香 活性组分：有机胺和有机卤化物
表5.1常用有机软钎剂的组分及适用范围
•无机软钎剂：又腐蚀性钎剂松香、有机胺和有机卤化物是这类钎剂的 基本成分，它们的化学活性较弱，去除氧化物的能力不强，对母材腐 蚀十分轻微或几乎没有腐蚀性。
氟铝酸钎剂的湿法合成：
要点：Al(OH)3与KOH反应制成KAlO2，其中K+余量，使溶液中的K:Al正好 与共晶相应的比例相当。然后，加入过量的HF，沉淀析出K3AlF6和KAlF4 混合物。
反应方程如下：
Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O; 2KAlO2+2KF+8HF= K3AlF6+KAlF4+4H2O。
铝用钎剂又可以根据钎焊温度分为铝用硬钎剂和铝用软钎剂
•钎剂的组成： 主体组分； 活性组分； 添加剂组分。
•钎剂的选用原则： 基体材料：首先要考虑与被焊基体材料的匹配； 钎料：钎剂的选择还要考虑与已经选用的钎料的匹配； 钎焊方法：根据采用的钎焊方法选择合适的钎剂，同时还要 考虑钎剂的使用形式； 钎焊工艺：钎焊工艺决定于钎料，需选用合理的钎剂，即钎 剂的熔化温度、活性温度、理化性能要在该钎焊工艺条件下 达到最理想的状态。
图5.6 NaCl-KCl-LiCl三元相图
3.钎剂的配方
覆盖剂：LiCl-NaCl-KCl, CaCl2-NaCl-KCl和SrCl2-LiCl 去膜剂：LiF
界面活性剂：Al和LF21(Al-Mn1.6)-ZnCl2和CdCl2 含Mg的铝合金-TlCl或兼有ZnCl2和CdCl2
表5.6 推荐钎剂的组成及使用材料和方法
图5.2 不同覆盖剂的钎剂对流布面积的影响
界面活性剂作用：降低界面张力使钎料易于润湿母材。
3MCln+nAl→M↓+nAlCl3
活性金属析出速度： 1.浓度 2.温度 3.析出金属熔盐的电位序
LF2(Al-Mg2.8) LY12(Al-Cu4.9-Mg1.8)
TlCl最佳
图5.3 不同活性剂与流布面积
目前已知的KAlF4(AlF3-KF)钎剂制备方法：
1. KF•2H2O+AlF3•3.5H2O研磨混合后@200oC烘干 2. KF与AlF3或KF与KAlF4无水粉末混研 3. K3AlF6与AlF3按比例混研 4. KF与AlF3按共晶比例熔融后研细
方法1和2 可能存在游离KF,KF易溶于水，易腐蚀焊件 方法3、4 操作繁琐、能耗大
表5.2 常用无机软钎剂的组分及适用范围
图5.1 钎剂去氧化膜示意图
5.3 铝用钎剂
•铝用软钎剂：有机胺 按氧化膜去除方式分：有机钎剂和反应钎剂
有机钎剂组成：有机胺+氟硼酸(氟硼酸盐) T<275oC •铝用硬钎剂：氯化物和氟化物
表5.3 常用铝用硬钎剂的组分及钎焊方法
5.4 硬钎剂
•硬钎剂：与硬钎料配套使用的无机钎剂 钢和重有色金属的硬钎剂：硼砂、硼酸或其他熔盐混合物
表5.4 常用硬钎剂的组分、钎焊温度及用途
5.5 气体钎剂
•特点：没有残渣，无需清理，一般都有毒性和腐蚀性。 •活性气体：HF，HCl; •低沸点液态化合物: BCl3, PCl3; •低升华点的固态化合物：HH4F，KBF4。
•钎剂的分类与编号： 通常针对不同的使用温度，钎剂可分为软钎剂和硬钎剂，软 钎剂又可根据活性剂和载体的类型分为无机软钎剂和有机软 钎剂，硬钎剂分为粉末钎剂、膏状钎剂等。
非活性松香软钎剂：R型； 中度活性松香软钎剂：RMA型； 全活性松香软钎剂：RA型； 超活性松香软钎剂：SRA型。
气体钎剂通常是在中高温度下使用，它可以根据使用环境或方式分为炉中钎 焊用气体钎剂和火焰钎焊用气体钎剂
絮状物：在配制钎剂或钎焊过程中出现难熔的絮状悬浮物
LiCl-NaCl-KCl覆盖剂体系组成的影响 难溶物主要为偏离共晶成分后的初 生NaCl或KCl 钎剂组分制备过程及杂质的影响 MCl2+(2-x)OH-=M(OH)2-xClx+(2-x)Cl上式0≤x<2，可进一步失水： 2M(OH)2-xClx=M2O2-xCl2x+(2-x)H2O
图5.4 界面活性剂浓度与流布面积关系
2.钎剂失效问题：随着加热时间延长，钎料流布性下降，甚至不 润湿母材的现象。
原因： Leabharlann Baidu湿受潮
析出金属层液体状态的结束
2 wt.% LiF 去膜剂； 5 wt.% MCln表面活性剂 @ 620 oC
图5.5 界面活性剂的失效曲线
3.钎剂中不熔性絮状物生成的原因及其消除方法
钎焊第五讲 钎剂
5.1 钎剂的概念和分类
•基本概念：在钎焊中保护零件和钎料表面免于氧化，对待焊 部位已经存在的氧化膜具有有效去除作用，同时改善钎料对 基体材料表面润湿能力的物质。
• 主要作用： 1. 去膜作用； 2. 保护作用； 3. 活化作用。
• 对钎剂的一般要求： 1. 钎剂应具有去膜、净化表面的作用； 2. 钎剂应具有覆盖和保护作用； 3. 钎剂应具有匹配的理化特性； 4. 钎剂应具有热稳定性； 5. 钎剂应具有无毒、无腐蚀及易清除性。
5.7 氟化物钎剂
氯化物钎剂吸潮和水解腐蚀焊缝和母材，于是氟铝酸盐钎剂应用而生
氟铝酸盐钎剂特点：活性高、难溶水、不吸潮、无腐蚀。 例如：典型的Nocolok(Non-corrosive look)钎剂，以KAlF4(AlF3-KF)为基
•氟铝酸钾高温铝钎剂的湿法合成及在钎焊时的作用机理
1.克服氯化物钎剂的缺点； 2.为了免去真空钎焊对设备的要求。
表5.5 常规气体钎剂的种类、组分、钎焊工艺及用途
5.6 氯化物钎剂
•高温铝钎剂的选择
1.钎剂组成：覆盖剂、去膜剂(LiF)和界面活性剂。
覆盖剂作用：维持、条件钎剂熔点
Al-Cu-Si共晶钎料/Al 600 oC
文献报道: LiCl-NaCl-KCl 21:28:51 实验中: CaCl2-NaCl-KCl
检查手段如下： 显微镜分析颗粒； DSC分析熔点； XRD衍射分析物相。
5.2 软钎剂
•有机软钎剂：松香、有机胺和有机卤化物是这类钎剂的基本成分，它 们的化学活性较弱，去除氧化物的能力不强，对母材腐蚀十分轻微或 几乎没有腐蚀性。
主体组分：松香 活性组分：有机胺和有机卤化物
表5.1常用有机软钎剂的组分及适用范围
•无机软钎剂：又腐蚀性钎剂松香、有机胺和有机卤化物是这类钎剂的 基本成分，它们的化学活性较弱，去除氧化物的能力不强，对母材腐 蚀十分轻微或几乎没有腐蚀性。
氟铝酸钎剂的湿法合成：
要点：Al(OH)3与KOH反应制成KAlO2，其中K+余量，使溶液中的K:Al正好 与共晶相应的比例相当。然后，加入过量的HF，沉淀析出K3AlF6和KAlF4 混合物。
反应方程如下：
Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O; 2KAlO2+2KF+8HF= K3AlF6+KAlF4+4H2O。
铝用钎剂又可以根据钎焊温度分为铝用硬钎剂和铝用软钎剂
•钎剂的组成： 主体组分； 活性组分； 添加剂组分。
•钎剂的选用原则： 基体材料：首先要考虑与被焊基体材料的匹配； 钎料：钎剂的选择还要考虑与已经选用的钎料的匹配； 钎焊方法：根据采用的钎焊方法选择合适的钎剂，同时还要 考虑钎剂的使用形式； 钎焊工艺：钎焊工艺决定于钎料，需选用合理的钎剂，即钎 剂的熔化温度、活性温度、理化性能要在该钎焊工艺条件下 达到最理想的状态。
图5.6 NaCl-KCl-LiCl三元相图
3.钎剂的配方
覆盖剂：LiCl-NaCl-KCl, CaCl2-NaCl-KCl和SrCl2-LiCl 去膜剂：LiF
界面活性剂：Al和LF21(Al-Mn1.6)-ZnCl2和CdCl2 含Mg的铝合金-TlCl或兼有ZnCl2和CdCl2
表5.6 推荐钎剂的组成及使用材料和方法
图5.2 不同覆盖剂的钎剂对流布面积的影响
界面活性剂作用：降低界面张力使钎料易于润湿母材。
3MCln+nAl→M↓+nAlCl3
活性金属析出速度： 1.浓度 2.温度 3.析出金属熔盐的电位序
LF2(Al-Mg2.8) LY12(Al-Cu4.9-Mg1.8)
TlCl最佳
图5.3 不同活性剂与流布面积
目前已知的KAlF4(AlF3-KF)钎剂制备方法：
1. KF•2H2O+AlF3•3.5H2O研磨混合后@200oC烘干 2. KF与AlF3或KF与KAlF4无水粉末混研 3. K3AlF6与AlF3按比例混研 4. KF与AlF3按共晶比例熔融后研细
方法1和2 可能存在游离KF,KF易溶于水，易腐蚀焊件 方法3、4 操作繁琐、能耗大