钎焊知识

钎焊过程的分解
二、钎焊方法的分类
1、按温度分：
软钎焊（soldering）——钎料液相线温度低于450℃； 软钎焊（soldering）——钎料液相线温度低于450℃； 硬钎焊（brazing）——钎料液相线温度高于450℃。 硬钎焊（brazing）——钎料液相线温度高于450℃。 某些国家将钎焊温度超过900℃而又不使用钎剂的钎 某些国家将钎焊温度超过900℃而又不使用钎剂的钎 焊方法（如真空钎焊、气体保护钎焊）称作高温钎焊。
备上应用广泛。
Ni基钎料：性能优良，可焊多种金属。 Ni基钎料：
钎焊带
扬中市金星焊料有限公司之铜磷钎料
三、钎剂
钎剂的作用是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被进一步氧化以及改善 钎料在母材表面的润湿性能。 1、对钎剂的基本要求
①足够之溶解或破坏表面氧化膜能力； ②钎焊温度范围内表面张力小、粘度低、流动性好、密度 低；
1、软钎料 • • • • • Sn基及Pb基软钎料：对铜等多种金属均具有良好的润湿和 Sn基及Pb基软钎料： Cd基钎料：主要为镉银合金，耐热性、抗腐蚀性能好。 Cd基钎料： Zn基钎料 Zn基钎料 Au基软钎料 Au基软钎料 其他低熔点软钎料。包括： ①In（铟）基钎料 In（铟）基钎料 ②Bi（铋）基钎料 Bi（铋）基钎料 ③Ga（镓）基钎料 Ga（镓）基钎料 无铅软钎料
在实际生产中，绝大部分钎焊过程是毛细钎焊过程， 即钎焊时液态钎料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。间隙通常很小，类似毛细管。 钎料就是依靠毛细作用而在间隙内流动的。 以上结果也是指在液体与固体没有互相作用条件 下得到的。
影响钎料润湿作用的因素： ①钎料和母材成分——如二者在液态和固态下均无物 ①钎料和母材成分——如二者在液态和固态下均无物 理化学作用，则润湿作用差。如液态钎料与母材相互溶解 或形成化合物，则润湿较好。 可通过第三者的作用来改善润湿作用。 ②钎焊温度——利于润湿。太高，易使钎料流散、溶 ②钎焊温度——利于润湿。太高，易使钎料流散、溶 蚀或晶粒粗大。 ③表面氧化物——妨碍润湿。 ③表面氧化物——妨碍润湿。 ④母材表面状态——粗些好。 ④母材表面状态——粗些好。 ⑤钎剂——适当的钎剂有良好作用。 ⑤钎剂——适当的钎剂有良好作用。
铺展能力，在电子工业中应用最广泛。
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2、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： Ag钎料 Ag钎料 • 其他钎料。包括： Cu基钎料 Cu基钎料 AI基钎料 AI基钎料 Mn基钎料 Mn基钎料 Ni基钎料 Ni基钎料 Au基钎料 Au基钎料 含Pd钎料 Pd钎料 真空级钎料 ①Ti基钎料 Ti基钎料 ②Fe基钎料 Fe基钎料 ③Co基钎料 Co基钎料 ④Pt基钎料 Pt基钎料 ⑤膏状钎料
四川省有色冶金研究院 之无铅钎料
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AI基钎料：用于钎焊铝及铝合金 AI基钎料： Ag基钎料：综合性能优良，可以钎焊各种金属，是应用最广 Ag基钎料：
的一类硬钎料。
Cu基钎料： 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
在实际填缝过程中，液态钎料与固态金属母材间存在 着溶解、扩散作用，致使液态钎料的成分、密度、粘度 和熔点都发生变化。 液态钎料填缝速度是不均匀的，钎料填缝前沿不整齐、 流动路线紊乱将会直接影响钎焊接头质量，形成钎缝不 致密，产生夹气、夹渣等缺陷。这些变化都将影响钎料 的润湿和填缝作用。 影响钎料毛细填缝的因素: 影响钎料毛细填缝的因素: 钎料和母材成分、钎焊温度、母材表面氧化物、母材 表面粗糙度、钎剂、间隙、钎料与母材的相互作用
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1、液态金属的填隙原理 液体金属能填充接头间隙，必须具备一定的条件， 此条件就是润湿作用和毛细作用。 • 润湿作用 润湿——液态物体与固态物体接触后相互沾附的现 润湿——液态物体与固态物体接触后相互沾附的现 象。 可分为浸渍润湿、附着润湿和铺展润湿。 当液体处于自由状态， 其将力图保持球形！ 当液体与固体接触，如 果内聚力＞附着力，液体就 果内聚力＞附着力，液体就 不能沾附在固体表面——不 不能沾附在固体表面——不 润湿！
钎焊
定义：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将 焊件和钎料加热到高于钎料熔点、但低于母材熔点的 温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与 母材相互扩散而实现连接焊件的方法。（9 母材相互扩散而实现连接焊件的方法。（9） 钎焊是一种古老的焊接方法。
第一节 钎焊原理及特点
一、钎焊原理
钎焊是利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母 材相互溶解和扩散以及在母材间隙中润湿、毛细流动、 填缝与母材相互溶解和扩散而实现零件间的连接的。
当液体的附着力大于其内聚力时，液体就能粘附在固 体表面——发生润湿作用。 体表面——发生润湿作用。
衡量液体对母材润湿能力的大小，可用液相与固相 接触时的接触夹角θ 接触时的接触夹角θ的大小来表示。
当cosθ为正值时，即0°＜θ＜90°，这时液体能润 cosθ为正值时，即0 90° 湿固体； 当cosθ为负值时，即90°＜θ＜180°，这时可认为 cosθ为负值时，即90° 180° 液体不能润湿固体。 θ=0表示液体完全润湿固体；θ=180°表示完全不润 =0表示液体完全润湿固体；θ=180° 湿。 钎焊时，钎料的润湿角应小于20° 钎焊时，钎料的润湿角应小于20°。
• 无机软钎剂 （腐蚀性软钎剂） 腐蚀性软钎剂由无机酸或（和）无机盐组成。这类 钎剂化学活性强、热稳定性好，能有效地去除母材表 面的氧化物，促进钎料对母材的润湿，可用于黑色金 属和有色金属的钎焊。但残留钎剂对钎焊接头具有强 烈的腐蚀性，钎焊后的残留物必须彻底洗净。 烈的腐蚀性，钎焊后的残留物必须彻底洗净。 氯化锌水溶液是最常用 的腐蚀性软钎剂。 见P215表9-2。 P215表
二、钎料型号表示方法
由于历史原因，钎料的编号方法很多，主要有： ⑴国家标准GB／T6028-1995用型号表示， ⑴国家标准GB／T6028-1995用型号表示， S表示软钎料， B表示硬钎料 如：S Sn60Pb40Sb、 如：S-Sn60Pb40Sb、BAg72Cu ⑵ 原机械工业部《焊接材料产品样本》（1997）用牌号 原机械工业部《焊接材料产品样本》 1997）用牌号 表示 如HL1×× （焊料1×× ）（表9-1） HL1×× （焊料1 ）（表9 第一位数字表示钎料的化学组成类型，二、三位数字表示 同一类型的不同牌号。如：HLAgCu26同一类型的不同牌号。如：HLAgCu26-4 此外，还有电子工业部、化学工业部的老标准，选用时应 注意。
2、钎料与母材的相互作
钎焊时，熔化的钎料在毛细填缝过程中往往还会与 母材发生相互物理化学作用。这些作用可以归结为两个 方面： ⑴母材向钎料的溶解 溶解作用对钎焊的影响： 利——“清理”作用、合金化 ——“清理” 弊——化合物（脆）、填缝性变差、熔蚀 ——化合物（脆）、填缝性变差、熔蚀 ⑵钎料组分向母材的扩散 钎料与母材的相互作用可以形成下列组织：固溶 体 化合物 共晶体
3、软钎剂 主要分为非腐蚀性钎剂和腐蚀性wenku.baidu.com剂两大类。
• 有机软钎剂（非腐蚀性软钎剂）
水溶性类
松香（天然树脂）类
非(弱)腐蚀性软钎剂的化学活性比较弱、热稳定性尚 好，对母材几乎没有腐蚀性作用，但只有纯松香或加入 少量的机脂类的软钎剂属于非腐蚀性，而加入胺类、有 机卤化物类的软钎剂，称其为弱腐蚀性软钎更为准确。 焊后一般不清洗。 松香是最常用的非腐蚀性软钎剂。 见P215表9-3。 P215表
θ——润湿角 ——润湿角 h ——液面上升的高度 ——液面上升的高度
当θ＜90°、 h＞0，液体沿间 90° 隙上升——润湿（酒精温度计）。 隙上升——润湿（酒精温度计）。 当θ＞90°、 h＜0，液体沿间 90° 隙下降——不润湿（水银温度计）。 隙下降——不润湿（水银温度计）。 —— 钎焊时，只有在液态钎料能充分 润湿母材的条件下（液面“上升” 润湿母材的条件下（液面“上升”）， 钎料才能填满钎缝。 液体沿间隙“上升”的高度ｈ与间隙大小2r成反比— 液体沿间隙“上升”的高度ｈ与间隙大小2r成反比— —钎焊接头设计、装配时应使间隙小！ 液体沿间隙“上升”的速度与ｈ成反比——应保证足 液体沿间隙“上升”的速度与ｈ成反比——应保证足 够的钎焊温度和保温时间。
2、按反应特点分：
毛细钎焊 大间隙钎焊 反应钎焊 3、按热源分： 钎焊方法通常是以所应用的热源来命名的 。按热源 分类的钎焊方法见P211 P211表 GB/T5185-1985。 分类的钎焊方法见P211表9-3或GB/T5185-1985。
三、钎焊的特点
同熔焊方法相比，钎焊具有以下优点：
• • • 钎焊加热温度较低，对母材组织和性能的影响较小； 钎焊接头平整光滑，外形美观； 焊件变形较小，尤其是采用均匀加热（如炉中钎焊） 的钎焊方法，焊件的变形可减小到最低程度，容易保 证焊件的尺寸精度； 某些钎焊方法一次可焊成几十条或成百条钎缝，生 产率高； 可以实现异种金属或合金、金属与非金属的连接。
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但是，钎焊也有它本身的缺点：
钎焊接头强度比较低、耐热能力比较差，由于母 材与钎料成分相差较大而引起的电化学腐蚀致使耐蚀 力较差及对装配要求比较高等。
第二节
一、钎料
钎焊材料
钎焊材料是钎料和钎剂的总称。 1、对钎料的基本要求 ①合适的熔点（比母材的低几十度）； ②具有良好的润湿性； ③与母材充分发生溶解、扩散； ④成分稳定均匀； ⑤所得接头满足技术要求； ⑥具有经济性（少用稀有金属）； ⑦具有安全性（少用有毒及重金属）。
2、钎料的分类与编号
钎料可按下列三种方法进行分类。 按熔点：熔点在450℃以下的称为软钎料，高于450℃的 按熔点：熔点在450℃以下的称为软钎料，高于450℃的 称为硬钎料（难熔钎料），高于950℃的称高温钎料。 称为硬钎料（难熔钎料），高于950℃的称高温钎料。 按化学成：不论软硬，根据组成钎料的主要金属元素， 按化学成：不论软硬，根据组成钎料的主要金属元素， 相应称为×基钎料，如Ni基钎料等。 相应称为×基钎料，如Ni基钎料等。 按钎焊工艺性能：自钎性钎料、真空钎料、复合钎料。 按钎焊工艺性能：自钎性钎料、真空钎料、复合钎料。 钎料按供货要求可制成带、丝、铸条、非晶态箔材、普 通箔材、粉末、环状、膏状、含钎剂芯管材（丝材）、药皮 钎料、胶带状钎料等。
4、硬钎剂 硬钎剂指的是在450℃以上进行钎焊用的钎剂。 硬钎剂指的是在450℃以上进行钎焊用的钎剂。 黑色金属常用的硬钎剂的主要组分是硼砂、硼酸及 其混合物为基体，以某些碱（土）金属的氟化物、氟 硼酸盐等为添加剂。具有合适的活性温度范围和去除 氧化物能力。可钎焊多种金属，焊后残渣应去除。 硼砂、硼酸及其混合物的粘度大、活性温度相当高。 必须在800℃以上使用，并且不能去除Cr、Si、Al、 必须在800℃以上使用，并且不能去除Cr、Si、Al、Ti 等氧化物；残渣难于去除。故只能适用于熔化温度较 高的一些钎料，如铜锌钎料来钎焊铜和铜合金、碳钢。
上述液体与固体相互润湿的前提是他们之间无化学反 应发生。液体钎料对固态金属的润湿程度可由润湿角θ 应发生。液体钎料对固态金属的润湿程度可由润湿角θ 、 铺展面积S及润湿系数W来表示：W=Scosθ 铺展面积S及润湿系数W来表示：W=Scosθ。
• 毛细作用 液体在两平行板间隙中，其液面高度会相对于板 外液面自动上升或下降的现象。
③熔点低于钎料合适温度； ④成分及作用稳定（稳定温度≥100℃ ④成分及作用稳定（稳定温度≥100℃）； ⑤产物密度低、易排除； ⑥ 无强烈腐蚀作用、无毒性。
2、钎剂的分类 钎剂分为软钎剂与硬钎剂两大类、按特殊用途又 可再分为铝用钎剂、粉末状钎剂、液体钎剂、气体钎 剂、膏状钎剂、免清洗钎剂等。 见P214图9-4。 P214图
铝及铝合金用钎剂 近年来，国内外对铝钎焊用钎剂的研究，成果较多， 并在生产中得到越来越多的应用。 免清洗软钎剂 免清洗钎剂的最大特点是省去了清洗工序，因而减 少了与清洗工序相关联的设备、材料、能源和废物处理 等方面的费用，有利于降低成本。