钎焊

钎焊

一、钎焊的定义

钎焊是通过将零件和钎料加热，使液相线温度比母材固相线温度低的钎料熔化，利用液态针料润湿母材，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。

同熔焊方法相比，钎焊具有以下优点：

(1)钎焊接头平整光滑，外形美观。

(2)钎焊加热温度较低，对母材组织和性能的影响较小。

(3)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。

(4)某些钎焊方法一次可焊成几十条或成百条钎缝，生产率高。

(5)可以实现异种金属或合金间以及金属与非金属间的连接。

钎焊的缺点：钎焊接头强度比较低、耐热能力比较差、装配要求比较高等。

二、钎焊原理

钎焊接头的形成过程是熔态钎料填充接头间隙并同母材发生相互作用，随后钎缝冷却凝固。为了更好地了解钎焊过程必须弄清熔态钎料的填隙过程及钎料与母材的相互作用。

熔态钎料的填隙原理:

由实践得知，为了保证液体钎料填满钎焊接头间隙，钎焊时必须具备两个基本条件：润湿作用和毛细作用。

钎料的润湿作用:

润湿是液态物质与固态物质接触后相互黏附的现象。当液体处于自由状态下，为使其本身处于稳定状态，会力图保持球形表面。当液体与固体相接触时，内聚力大于附着力，则液体不能黏附在固体表面上；当内聚力小于附着力时，液体就能黏附在固体表面，即发生润湿作用。

熔化的钎料要润湿固体金属表面必须具备两个条件：

(1)液态钎料与母材之间应能相互溶解，即两种原子具有良好的亲和力。通常两种不同金属互溶的程度取决于原子半径及它们在元素周期表中的位置和晶体类型。一般地，周期表中位置相近，晶格类型相同，它们互溶的比例就大。此外，还与两者原子之间的半径有关。

(2)钎料与母材表面必须“清洁”，这里的“清洁”是指钎料与母材两者表面没有氧化层。更不应有污染。

液态钎料与母材间如有一定的互溶度，通常能很好润湿；反之则较难润湿，因此，对合金钎料，各成分与母材的相关系决定了合金钎料与母材润湿的综合效果。钎焊时，熔态钎料如果不能黏附在固态母材的表面(即不润湿母材)就不可能填充接头间隙。只有在熔态钎料能润湿母材的情况下，填隙作用才有可能实现。

因此钎焊过程中，不但希望液态钎料能够润湿母材，而且希望在母材上铺展。实践证明，液态钎料和母材有不大的互溶度则更有利于铺展。互溶度过大，铺展性能反而差，这是因为过大的互溶度将使液态钎料向母材晶间中渗透而难以向表面铺展。

液态钎料如果和母材间产生金属间化合物也有利于二者的润湿，但化合物的量过大，铺

展反而较差。纯锡在铜表面能够很好地润湿但铺展性能不佳，这是因为其间产生产生大量的物质，阻碍了Sn的流动。加入与Cu不产生化合物的Pb减弱了化合物的生长，则铺展性能大为改善。

三、钎焊的设备

1、气焊的设备

（1）氧气瓶

氧气瓶是运送和贮存高压氧气的容器，其容积为40L，工作压力为15Mpa。按照规定，氧气瓶外表漆成天蓝色，并用黑漆标明“氧气”字样。保管和使用时应防止沾染油污；

放置时必须平稳可靠，不应与其他气瓶混在一起；不许曝晒、火烤及敲打，以防爆炸。使用氧气时，不得将瓶内氧气全部用完，最少应留100~200kpa，以便在再装氧气时吹除灰尘和避免混进其他气体。

（2）乙炔瓶

乙炔瓶是贮存和运送乙炔的容器，国内最常用的乙炔瓶公称容积为40L，工作压力为

1.5Mpa。其外形与氧气瓶相似，外表漆成白色，并用红漆写上“乙炔”、“不可近火”等字样。

在瓶体内装有浸满丙酮的多孔性填料，可使乙炔稳定而又安全地贮存在瓶内。使用乙炔瓶时，除应遵守氧气瓶使用要求外，还应该注意：瓶体的温度不能超过30~40℃；搬运、装卸、存放和使用时都应竖立放稳，严禁在地面上卧放并直接使用，一旦要使用已卧放的乙炔瓶，必须先直立后静止20分钟，再连接乙炔减压器后使用；不能遭受剧烈的震动等。

（3）减压器

减压器是将高压气体降为低压气体的调节装置。对不同性质的气体，必须选用符合各自要求的专用减压器。通常，气焊时所需的工作压力一般都比较低，如氧气压力一般为

0.2~0.4Mpa，乙炔压力最高不超过0.15Mpa。因此，必须将气瓶内输出的气体压力降压

后才能使用。减压器的作用是降低气体压力，并使输送给焊炬的气体压力稳定不变，以保证火焰能够稳定燃烧。减压器在专用气瓶上应安装牢固。各种气体专用的减压器，禁止换用或替用。

（4）回火保险器

正常气焊时，火焰在焊炬的焊嘴外面燃烧，但当气体供应不足、焊嘴阻塞、焊嘴太热或焊嘴离焊件太近时，火焰会沿乙炔管路往回燃烧。这种火焰进入喷嘴内逆向燃烧的现象称为回火。如果回火蔓延到乙炔瓶，就可能引起爆炸事故。回火保险器的作用就是截留回火气体，保证乙炔瓶的安全。

（5）焊炬

焊炬的作用是将乙炔和氧气按一定比例均匀混合，由焊嘴喷出，点火燃烧，产生气体火焰。常用的氧乙炔射吸式焊炬。各种型号的焊炬均配备3~5个大小不同的焊嘴，以便焊接不同厚度的焊件时使用。

（6）焊剂发生器（气体助焊剂）

在空调及制冷设备的制造中，钎焊是关键的工艺，最早的工艺是采用含银45%的钎料及焊剂102，钎焊时要不停用钎料蘸焊剂加入，焊接时要注意焊剂不能过多，以防污染空调系统，焊接后要清理接头的焊剂，防止焊剂腐蚀接头和铜管，为了提高焊接效率及里质量，气体助焊剂在钎焊过程中得到应用，气体助焊剂是把助焊剂添加到火焰中进行铜银钎焊，适用于现代化的、高速的、经济的焊接方法。气体助焊剂是一种高挥发性液态化合物，既无腐蚀，又不含氟，它在气源的燃气路中加入，在钎焊时发出明亮的绿光，助焊剂随火焰从焊枪中喷出，自动均匀的输送到钎焊区，形成一层保护膜，防止焊缝金属表面氧化，润滑钎焊区，从而提

高了钎焊质量，同时防止了有害气体的产生，钎焊时可用低银钎料，如料204，降低成本，焊后，钎焊区域清洁、明亮，附着物少。由于助焊剂的添加，在火焰中形成“雾化”状态即均匀助充分的添加，大大提高了焊缝的质量和焊接水平，减小了焊缝的泄露的机率，确保高质量的焊缝的形成。

四、气焊工艺及操作要领

1、气焊工艺

（1）焊丝和焊剂

气焊所用的焊丝是没有药皮的金属丝；其成分与工件基本相同，原则上要求焊缝与工件达到相等的强度。

a:铜磷钎料

铜磷钎料钎焊铜及合金，接头强度较高，通常大于180Mpa,但塑性较差，不宜在受冲击或弯曲状态下使用,铜磷钎料具有一定自钎能力，不用钎剂可钎焊铜和银，配以102焊剂可钎焊铜合金，特别适用火焰、高频及电阴钎焊。铜磷合金中的磷能与铁生成脆性化合物，因此铜磷合金不能钎焊黑色金属。铜磷合金中加入银，可降低熔点，改善润湿性，并能在150°C 下连续工作。铜磷钎料缓慢加热时，有偏析现象，故钎焊时需快速加热，焊后焊缝呈深灰色，浸入10％硫酸溶液后将恢复铜颜色。钎焊时推荐搭接或套接，间隙0.03～0.13m/m，可获得满意的结果。

b：银焊料

HAg-2B，含银2%，等同于美标AWS BCuP-6、国标BCu91PAg及L209，具有良好的流动性和填充能力，广泛用于空调、冰箱、机电等行业，铜及铜合金的钎焊。熔点645-790摄氏度。

HAg-5B，含银5%，等同于美标AWS BCuP-3国标BCu88PAg及L205，有一定塑性，适用不能保持紧密配合的铜及其合金接头的焊接。熔点645-815摄氏度。

HAg-15B，含银15%，等同于美标AWS BCuP-5国标BCu80AgP及L204，具有接头塑性好，导电性提高，特别适用间隙不均场合。可钎焊承受振动载荷的铜及其合金接头的钎焊。熔点645-800摄氏度。

HAg-15B，含银15%，等同于美标AWS BCuP-5国标BCu80AgP及L204，具有接头塑性好，导电性提高，特别适用间隙不均场合。可钎焊承受振动载荷的铜及其合金接头的钎焊。熔点645-800摄氏度。

HAG-18BSn，含银18%，是银、铜、锌、锡合金，熔化范围稍高，润湿性和填充性良好，价格经济。可焊接铜、铜合金、钢等材料。熔点770-810摄氏度。

HAG-25B，含银25%，等同于国标BAg25CuZn及L302，是银、铜、锌、合金，具有较好的润湿性和填充性，但熔点稍高，可焊铜、钢等材料。熔点700-800摄氏度。

HAG-25BSn，含银25%，等同于美标AWS BAg-37，是银、铜、锌、锡合金，熔点低于HAg-25B,提高了润湿性和填充性。可焊铜、钢等材料。熔点680-780摄氏度。

HAG-30B，含银30%，等同于美标AWS BAg-20，国标BAg30CuZn ,是银、铜、锌