试论钎焊质量的影响因素

试论钎焊质量的影响因素

作者：崔岩邹家平朱小刚杜峰

来源：《科学之友》2009年第01期

摘要：文章分别论述了钎料、钎剂、工艺参数、母材表面状态等因素对钎焊质量的影响，并通过试验揭示了钎焊温度和钎焊保温时间对钎焊质量的影响规律。

关键词：钎焊质量；钎焊温度；保温时间

中图分类号：TG454文献标识码：A文章编号：1000-8136(2009)02-0021-02

在钎焊生产中，接头中常常会产生一些缺陷，这些缺陷包括：气孔、夹渣、未钎透、裂缝和溶蚀等。缺陷的存在给焊件质量带来不利影响。产生缺陷的原因很多，影响因素也是多方面的，文章对这些缺陷的影响因素作以讨论研究。

1 钎剂对钎焊质量的影响

在大气中金属表面都覆盖着氧化膜。母材表面氧化膜的存在，使得液态钎料不能润湿它们。同样若液态钎料被氧化膜包裹，也不能在母材上铺展。因此，要实现钎焊过程并得到质量好的接头，母材和钎料表面氧化膜的彻底清除，是十分必要的。

在钎焊技术中利用钎剂去膜是目前使用最广泛的一种方法。钎剂对钎焊质量的影响也不可忽视，它在钎焊过程中起着复杂的物理化学作用。它能改善热传导状态，减少钎料的表面张力。在钎焊热作用下，钎剂分解出的酸值较高，能清除母材和钎料表面的氧化物，为液态钎料在母材上铺展填缝创造必要的条件。以液体薄层覆盖母材和钎料表面，隔绝空气而起保护作用。起界面活性作用，改善液态钎料对母材的润湿，促进钎料对母材的作用能力。从另一方面考虑，钎焊后残留在接头上的钎剂易引起电化学腐蚀，损害接头组织，因此必须考虑钎剂的影响。

2 钎缝间隙对钎焊质量的影响

为了获得填缝密实、表面洁净的接头，应避免钎料的无益损耗，希望钎料熔化后全部充填钎缝间隙而不要向间隙外的零件表面流失。这首先要正确地确定间隙的大小。只有在钎焊温度下焊件之间能保持合适的间隙才能得到

好的接头。要达到这一目的，应该确定合适的装配间隙。

3 工艺参数对钎焊质量的影响

钎焊过程的主要工艺参数是钎焊温度和保温时间，它们直接影响钎料填缝和钎料与母材的相互作用过程，因此对接头质量具有决定性的作用。

确定钎焊温度的主要依据是所选用钎料的熔点。钎焊温度应适当高于钎料的熔点，以减少液态钎料的表面张力、改善润湿和填缝，并使钎料与母材能充分相互作用，有利于提高接头强度。但钎焊温度过高却是有害的，它可能引起钎料中低沸点组元的蒸发、母材晶粒的长大以及钎料与母材过分的相互作用而导致溶蚀、脆性化合物层、晶间渗入之类的问题，使接头强度下降。因此，通常将钎焊温度选为高于钎料液相线温度25℃～60℃。

在钎焊温度下的保温时间对于接头强度的影响一般具有类似的特性。一定的保温时间是钎料同母材相互扩散、形成强固的结合所必需的。但过长的保温时间同样会导致某些过程的过分发展而走向反面。

确定钎焊保温时间，首先要考虑钎料与母材相互作用的特性。当钎料与母材的相互作用具有诸如强烈溶解、生成脆性相、引起晶间渗入等不利倾向时，应尽量缩短保温时间。相反，如果通过二者的相互作用能消除钎缝中的脆性相或低熔组织时，则应适当延长保温时间。保温时间也与焊件大小和钎缝间隙值有关。钎缝间隙大时，为了保证钎料同母材必要的相互作用，应有较长的保温时间。

为了系统地研究钎焊工艺参数对接头力学性能的影响规律，本试验采用同一种钎料

Ag(5%)-Cu(6%)-Sb(3%)，用相同的钎剂NH3Cl：ZnCl2=1：3，在不同的钎焊规范下制备钎焊接头，测定其剪切强度。由于此钎料熔点为180℃～220℃左右，因此选择钎焊温度为230℃～330℃范围内，具体试验规范见表1。

表1～6是钎料在不同钎焊规范下的钎焊搭接接头的剪切强度试验数据。

试验结果表明，在一定的钎焊温度下，随着钎焊保温时间的逐渐延长，接头的剪切强度的基本变化趋势是：一开始逐渐地提高，当达到某一最高值后，接头的剪切强度开始下降。钎焊温度超过310℃时，接头的剪切强度出现大幅度的降低。本试验条件下，在钎焊温度为270℃、钎焊保温时间为30s的最佳工艺参数匹配下，接头的剪切强度最高可达78.4MPa。

4 母材表面状态对钎焊质量的影响

在钎焊过程中，母材表面状态的好坏将直接影响到钎料的流动性及其填缝性，进而影响钎焊接头的冶金质量和力学性能。

钎料、母材相对确定以后，母材的表面状态是影响银钎焊工艺性的关键因素之一。

（1）氧化膜对钎焊性的影响。氧化膜的存在是金属的固有吸附特性。其结合强度是由自由能的变化（ΔF）或最大反应功能决定的。在室温锡的氧化膜为几埃至十几埃，铜的氧化膜为十几埃至几十埃。钎焊时，尤其软钎焊时，界面的氧化膜阻挡着母材与钎料的金属原子靠近，难以形成金属间的结合力，去除氧化膜是非常必要的。钎焊过程中，氧化膜很薄时，可以靠钎剂的化学作用分解。但其较厚时，必须用机械法去除。否则，易造成虚焊，引起接头强度下降，在腐蚀环境和机械振动情况下接头发生失效。

（2）表面的粗糙度对钎焊性的影响。从钎料在母材表面的铺展面积的情况来看，钎料在抛光表面的润湿性差，在粗糙表面的润湿性好。在粗糙表面的润湿性好的原因主要是凸凹不平的沟隙增加了对熔融钎料的毛细管作用，而在冷却结晶过程中这种毛隙间隙的壁是晶核形成和生长的基础，对结晶形核有利。同时粗糙表面还增加了母材与钎料相互接触面积使钎焊性得到改善。

On the Effects of Brazing Quality Factors

Cui Yan, Zou Jiaping, Zhu Xiaogang, Du Feng

Abstract: The article discusses the respective solder, flux, process parameters, materials and other factors on the surface state of the quality of brazing, and through tests revealed the brazing temperature and brazing brazing holding time on the quality of law.

Key Words: brazing quality;brazing temperature;holding time