钎焊考试总结资料

1. 钎焊：加热到钎料熔化、母材不熔化的温度，通过母材与钎料之间的溶解、扩散等冶金
反应，凝固后实现冶金连接
2. 固体纯金属的表面结构：最外层表面为0.2--0.3nm 的气体吸附层，次表层为3--4nm 厚
的氧化膜层，常由氧化物的水合物、氢氧化物和碱式碳酸盐等成分组成，在氧化膜之下
是一层厚度约为1-2μm 厚的微晶组织，其下层是1--10μm 的变形层，
3. 润湿的分类：附着润湿、浸渍润湿、铺展润湿
4. 附着润湿：指固体与液体接触后，将液气相界面和固气相界面变为固液相界面的过程。

5. 浸渍润湿：是指固体浸入液体的过程。

固气相界面被固液相界面所取代，液相表面不变
6. 铺展润湿：是液滴在固体表面上铺开的过程，即以液固相界面和新的液气相界面来取 代固气相界面和原来的液气相界面的过程。

7. Young 氏方程的三个基本假设：过程发生在理想表面上、系统达到平衡状态、体系的温
度、压力和组成均不发生变化则体系的总自由能变化仅取决于表面自由能的变化。

8. Young 氏方程：lg /)(cos σσσθsl sg -=,θcos 又称为润湿系数，θ=0就是铺展润湿
9. Young 氏方程的推导是假定在恒温、恒压和组成不变的平衡条件下得到的。

10. 三种润湿的共同特点是：液体将气体从固体表面排开,使原固气界面消失,并代之以固液
界面。

11. 附着润湿 12. 浸渍润湿： 13. 铺展润湿： 14. 要促进润湿，最常采用的方法是用第二种液体(钎剂)覆盖在钎料与母材的表面上，从而
使界面的情况发生变化．此时有 15. 附加压力定义为： PA=Pr-P ∞ 其中:P ∞和Pr 分别为平相界面和弯曲相界面时体相
所受的压力。

可见,附加压力是任意形状界面时比平界面时多出的压力。

16. 弯曲液面的附加压力：当相界面为曲面时，还会产生另一种压力，称为附加压力。

17. 平界面：附加压力为零；凸界面附加压力为正值，指向液体内部；凹界面附加压力为负
值，指向液体外部。

附加压力的方向均指向液面的曲率中心。

18. P=2σ/r 由此可见：附加压力与表面张力成正比,与界面曲率半径成反比。

19. 钎缝不致密性缺陷：指钎缝中的夹气、夹渣、夹气夹渣、气孔和未钎透等。

20. 钎缝中不致密性缺陷产生的原因：在通常的平行间隙的情况下，液态钎料和钎剂并不是
均匀一致，整齐划一地流入间隙的，而是以不同的速度和不规则的路线流入间隙的，这
是产生不致密性缺陷的根本原因。

21. 大包围现象：钎料（或钎剂）熔化后从平行间隙的一侧向间隙中填充时，在流动前沿和
间隙的侧面边缘处都将出现弯曲液面，因而造成在钎缝边缘处的附加压力比内部大，这
使得钎料（或钎剂）沿钎缝外围的流动速度比内部的填缝速度大，因而可能造成钎料对
间隙内部的气体或钎剂的大包围现象。

22. 小包围现象：从理论上来说,如果接头间隙均匀,且间隙内部金属的表面状态一致,则液态
钎剂或钎料在间隙内部的流动速度应是基本相同的。

然而实际上由于间隙内部金属的表
面不可能绝对平齐,清洁度也有差异,加上液态钎剂和钎料与母材的物理化学作用等因素
的影响,常常造成钎料在间隙内紊乱地流动,流动前沿形似乱云,结果造成小包围现象。

23. 接触角:是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之
间的夹角，湿润时程度的量度。

所谓润湿角是指润湿达到平衡时的接触角。

接触角是随
时间变化的。

24. 润湿角的滞后：在润湿的过程中经常可以发现,液体的前进端的接触角较大,而后退端的
接触角较小。

这种前进端接触角θa 与后退端接触角θr 的差值(θa －θr)称为接触角的
滞后。

（前进角大于后退角）
25. 对于接触角的滞后有 “表面粗糙说”和“吸附说”等不同的理论解释。

26. “吸附说”认为,固体表面吸附着空气或油脂之类的污染物而形成一吸附层。

吸附层阻碍
液体前进端的前进,故使θa 较大。

但吸附层一旦与液体接触,便被液体置换或溶解,使固
－液间润湿更完全,所以θr 较小。

“吸附说”实质是认为固体表面的清洁程度是接触角滞
后的原因。

0lg >-+=sl sg a W σσσ0>-=sl sg i W σσ0)(>+-=lg sl sg s W
σσσθσσσcos lf sl sf =-
27.正吸附：如果某成分能降低界面张力，则该成分一定会被吸附到界面上来，从而使该成
分的表相浓度大于体相浓度，即为“正吸附”
28.负吸附：如果某成分是固液相界面张力增大，则会被排斥离开相界面，从而使该成分的
表相浓度小于体相浓度，为“负吸附”。

29.第三类物质，即表面活性物质具有重要意义。

由于表面活性物质用量虽少，但其可以
发生强烈的正吸附作用，使其富集于相界面，从而大大降低了界面张力。

Ⅲ类，随浓度增大，表面张力急剧下降。

Ⅲ类溶质有特别的实用意义，化工、冶金和选矿等工业中，被称为“表面活性剂”或“变质剂”，在钎焊行业中通常称之为“表面活性物质”。

30.表面张力及界面张力的测定方法：如毛细管上升法、液滴法、圆环法、最大气泡法等，
但是固滴法和吊板法最为实用。

31.固态母材在液态钎料中的溶解过程是一个多相反应过程，它经历两个阶段：第一阶段
是母材与钎料接触的表面层的溶解，第二阶段是被溶解的母材原子从边界扩散层向液态钎料中迁移。

32.控制步骤：由于表面反应过程与扩散过程为串联过程，由动力学可知，对于串联过程来
说，当各个阶段的速度相差悬殊时，整个过程进行的速度即取决于最慢阶段的速度，那么，这个阶段就被称为控制步骤
33.溶解过程可分为以下两种情况：一是扩散过程为控制步骤，二是表面反应过程为控制
步骤。

34.溶解速度常数K：表示在相同浓度差值和相同固液相界面面积的条件下，母材溶解速
度的快慢。

35.溶解过程包括：溶质原子从固相表面向液相迁移的界面反应过程和溶质在界面处生成饱
和层向液体内部移动的扩散过程。

36.接触溶解：习惯上又称之为接触反应。

37.接触反应钎焊：利用接触反应原理所进行的钎焊连接被称之为接触反应钎焊。

原则上凡
是能形成共晶的金属均可用于接触反应钎焊
38.接触反应钎焊：分为三个阶段，1)准备阶段.如在接触的固态金属的界面上形成固溶体
层或金属间化合物层。

如果接触的固体金属在固态下无相互作用，则此阶段将不发生。

2)形成液相。

3)固态金属向已形成的液相中溶解。

39.扩散：在存在浓度梯度和化学位梯度的情况下，原子的热运动可以造成物质的宏观流动，
这种现象称之为扩散。

40.扩散可分为自扩散和互扩散两类。

41.自扩散：是指不伴有浓度梯度变化的扩散，这类扩散与浓度梯度无关，只发生在纯金属
和均匀固溶体中。

42.互扩散：是伴有浓度梯度变化的扩散，它与异种原子的浓度差有关。

在互扩散过程中，
异种原子相互扩散，互相渗透，所以又叫做“异扩散”或“化学扩散”。

43.互扩散又可分为“下坡扩散”和“上坡扩散”。

44.下坡扩散：是指沿浓度梯度下降方向进行扩散，其结果使浓度趋于均匀化;
45.上坡扩散：则是指沿浓度梯度升高的方向扩散，即由低浓度向高浓度方向扩散，其结果
是使浓度发生两极分化。

46.互扩散还可以分成“原子扩散”和“反应扩散”两类。

47.原子扩散在扩散过程中，基体晶格始终不变，没有新相生成，这种扩散就称为原子扩
散。

48.反应扩散在扩散过程中，当浓度变化到一定程度时造成了基体晶格的转变或形成新
相，这样的扩散就称之为反应扩散。

49.按照扩散优先发生的部位来划分，又可分为晶内扩散、晶界扩散、表面扩散、晶格内
面扩散、选择性扩散。

50.晶内扩散：钎焊时，熔融钎料成份均匀扩散到母材晶粒中的情况即为晶内扩散，或称
之为体扩散。

51.表面扩散：当蒸汽相原子在固体表面凝结时，与固体表面碰撞的原子就沿着该表面自由
扩散，最终获得稳定位置而固定在晶格上。

原子的这种移动现象就被称之为表面扩散现象。

52.晶界扩散：熔融钎料的原子沿母材结晶界面扩散的现象是为晶界扩散。

53.晶格内面扩散：钎料组元沿母材晶体内的特定晶面向特定方向的扩散是为晶格内面扩
散，也称之为网格状扩散。

54.选择性扩散：当钎料由两种以上金属构成合金时，在钎焊过程中，如果只有某种元素扩
散较快而其它金属元素的扩散较慢或是完全不扩散，这种现象是为选择性扩散。

55.柯根达尔效应：在铜－锌合金中锌的扩散速率比铜大，即D Zn>D Cu或J Zn>J Cu，这个现
象称柯肯达尔效应。

56.如果两种不同金属相接触并发生扩散，接触界面要移向熔点低的金属一侧，并在低熔点
金属一边形成分散的或集中的空位，其总数超过平衡空位浓度；而另一边的空位浓度将减少至低于平衡空位浓度，因此也改变了晶体的密度。

57.在多相扩散中包括以下两个过程，一是原子扩散过程，另一是界面上达到一定的浓度
时发生化学反应，从而形成新相的过程。

58.反应扩散的特点是在相界面处产生浓度跃变，且跃变的浓度与状态图中相的极限溶解度
相对应。

59.扩散激活能：晶体中，原子从一个位置移动到另一个位置必须具有一定的能量Q，以便
克服周围原子对该原子的作用力。

能量Q是原子脱离某位置所必须越过的能垒值，称为原子的激活能。

60.扩散机制：空位扩散机制、换位扩散机制、间隙扩散机制、位错扩散机制、晶界扩散机
制、表面扩散机制
61.晶间渗入：
62.晶间渗入原因：晶间渗入的产生是因为在液态钎料与母材接触中，钎料组分向母材中扩
散，由于晶界处空隙较多，扩散速度较快，结果造成了在晶界处首先形成钎料组分与母材金属的低熔点共晶体。

由于其熔点低于钎焊温度，这样就在晶界处形成了一层液态层，这就是所谓的晶间渗入。

63.钎缝组织：一般由三个区域组成，母材上靠近界面的扩散区，与之相邻的钎缝界面区
和钎缝中心区
64.为减缓界面处化合物相的生成,可采用如下措施:
一、在钎料中加入不与母材和钎料基体金属形成化合物的组元。

例如:在Sn中加入Pb
钎焊Cu时,可使Cu6Sn5层减薄,当含Pb量达到70%时,化合物层可能会完全消失。

二、在钎料中加入只能与钎料基体金属形成化合物而不与母材形成化合物的组元。

例如:
在Sn中加Ag钎焊Cu时，可在钎缝中形成Ag3Sn金属间化合物,从而使Cu6Sn5
层减薄。

65.去膜方式：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。

66.真空钎焊的去膜机制：
①真空状态降低了钎焊区的氧分压，导致了氧化物的分解
②金属氧化物及其合金的挥发，破坏了表面的氧化膜
③表面氧化膜被母材中的合金元素还原而去除
④氧化膜被母材所溶解而去除
⑤液态金属的吸附作用使氧化膜强度降低,并因热膨胀系数不同,造成氧化膜破碎弥散而
去除
67.常用的硬钎剂主要是以硼砂、硼酸酐及其混合物为基体，添加碱金属或碱土金属的氟
化物、氟硼酸盐等组元构成的钎剂。

68.常用软钎剂可以分为：
69.无机软钎剂：无机盐类软钎剂、无机酸类软钎剂
70.有机软钎剂：树脂基软钎剂（以松香为主体）、非树脂基软钎剂
71.其他：免清洗钎剂、水溶性钎剂、醇溶性钎剂
72.自钎剂钎料：所谓自钎剂钎料是指含有一定量的能起到钎剂作用的元素的钎料。

73. 钎料要具有自钎剂作用,应满足以下要求：
一、钎料内应含有较强的还原剂,可在钎焊温度下还原母材表面的氧化物；
二、还原剂与母材表面的氧化物作用后的产物,其熔点应低于钎焊温度,或能与母材表面
氧化物形成低熔点的复合化合物；
三、还原产物后所形成的复合化合物的粘度要小,可被液态钎料排开,不妨碍钎料铺展。

四、此外，还希望还原剂能溶解于钎料内，并且最好能降低液态钎料的表面张力，改善
钎料的润湿性。

74. 钎缝的性能 ：钎缝的耐热性、 钎缝的硬度 、钎缝的耐蚀性 、钎缝的热膨胀
75. 钎焊接头的强度 ：由钎料的强度，钎焊过程中的各种金属学因素、工艺因素、接头结
果因素和使用因素等的综合作用情况。

76. 钎缝间隙与接头强度的关系：（钎缝间隙是指接头结合表面之间的距离）
一般来说，存在一可使接头达到最大强度的最佳间隙，当接头的间隙小于此最佳间隙时，由于间隙内的钎剂和气体难以完全排除，或是钎料流入困难，致使钎缝中的不致密缺陷增加，夹气，夹渣明显，因而会降低接头的强度。

而当钎缝间隙大于此最佳间隙时，毛细作用减弱，钎料难以填满钎缝间隙，并且钎缝中易出现柱状晶铸造组织及枝晶偏析，因而也会导致接头强度下降。

77. 接头间隙对机械性能的影响主要包括以下几个方面：
(1)由于母材金属的强度较大，就产生了阻止钎料塑性流动的纯机械作用；
(2)间隙的变化会影响到钎缝中产生夹渣和气孔的可能性；
(3)接头厚度与毛细作用以及钎料填缝作用之间的关系。

78. 钎缝的钎着面积： 79. 钎着率:我们将实际钎着面积S r 与钎缝面积S b 的比值称为钎着率γ, 80. 钎焊接头间隙的选定 ：通常在确定接头间隙时要考虑以下几方面的因素：
(1)母材与钎料的匹配及其机械性能，如：拉伸强度、剪切强度、弹性模量、剪切弹性模量等；
(2)钎焊接头的形式，如：对接、搭接、角接等；
(3)钎料与母材间的相互作用，如：溶解、扩散、偏析、晶粒长大等；
(4)钎焊缺陷及钎着率等。

在确定钎焊间隙时除了要考虑材料热膨胀系数差异的影响之外，还要考虑下列因素的影响，母材与钎料之间的相互作用程度、钎剂、工件表面粗糙度、接头长度。

90.对钎焊的认识
钎焊属于固相连接，是一种用低于母材熔点的金属材料作钎料，将母材加热到钎料与母材熔点之间适当的温度，熔化钎料润湿母材、填充接头间隙并与母材相互扩散形成接头的焊接方法。

按钎料液相线温度分为硬钎焊和软钎焊。

焊接加热温度低于450℃称为软钎焊，高于450℃称为硬钎焊。

软钎焊—多用于电子和食品工业中导电、气密和水密器件的焊接。

以锡铅合金作为钎料的锡焊最为常用。

硬钎焊——接头强度高，有的可以在高温环境下工作。

硬钎焊的钎料种类繁多，以铝、银、铜、锰和镍为基的钎料应用最广。

钎焊具有变形小、对母材热影响小等优点，但钎缝强度、耐热和耐蚀性低于母材。

钎焊可以采用电阻加热、火焰加热、感应加热以及光束加热等多种加热方式加热焊接组件，钎焊时需要添加钎料，在外加热源作用下使钎料熔化，而被焊母材不熔化，熔化的钎料在母材表面润湿铺展，填充到被焊母材的间隙中，冷却凝固后形成冶金连接。

钎焊适用于受载不大或常温下工作的接头，尤其适用于精密、微型及多钎缝焊件，对于一些复杂构件来说，钎焊是唯一可行的连接方法。

目前钎焊已经成为先进飞机和发动机制造不可缺少的焊接方法。

91.钎焊的方法：
烙铁钎焊、平行间隙电极钎焊、感应钎焊、盐浴钎焊、熔融钎料浸沾钎焊、炉中钎焊 真空钎焊、火焰钎焊、波峰钎焊 b S S γ
γ=。