钎焊原理及适用范围

第一节钎焊原理及适用范围

一、钎焊原理

钎焊与熔焊不同，它是采用液相线温度比母材固相线温度低的金属材料作钎料，将零件和钎料加热到钎料熔化，利用液态钎料润湿母材、填充接头间隙并与母材相互溶解和扩散，随后，液态钎料结晶凝固，从而实现零件的连接。

(一)钎料的润湿与铺展

钎焊时，只有熔化的液体钎料很好地润湿母材表面才能填满钎缝。衡量钎料对母材润湿能力的大小，可用钎料(液相)与母材(固相)相接触时的接触夹角大小来表示。影响钎料润湿母材的主要因素有：

1．钎料和母材的成份

若钎料与母材在固态和液态下均不发生物理化学作用，则他们之间的润湿作用就很差，如铅与铁。若钎料与母材能相互溶解或形成化合物，则认为钎料能较好地润湿母材，例如银对铜。

2．钎焊温度

钎焊加热温度的升高，由于钎料表面张力下降等原因会改善钎料对母材的润湿性，但钎焊温度不能过高，否则会造成钎料流失，晶粒长大等缺陷。

3．母材表面氧化物

如果母材金属表面存在氧化物，液态钎料往往会凝聚成球状，不与母材发生润湿，所以，钎焊前必须充分清除氧化物，才能保证良好的润湿作用。

4．母材表面粗糙度

当钎料与母材之间作用较弱时，母材表面粗糙的沟槽起到了特殊的毛细作用，可以改善钎料在母材上的润湿与铺展。

5．钎剂

钎焊时使用钎剂可以清除钎料和母材表面的氧化物，改善润湿作用。

(二)钎料的毛细流动

钎焊时，液体钎料要沿着间隙去填满钎缝，由于间隙很小，如同毛细管，所以称之为毛细流动。毛细流动能力的大小，能决定钎料能否填满钎缝间隙。

影响液体钎料毛细流动的因素很多，主要有钎料的润湿能力和接头间隙大小等，如钎料对母材润湿性好，接头有较小的间隙，都可以得到良好的钎料流动与填充性能。

(三)钎料与母材的相互作用

液态钎料在毛细填隙过程中与母材发生相互物理化学作用，这些相互作用对钎焊接头的性能影响很大，它们可以分为两种：

1．母材向钎料的溶解

钎焊时一般都发生母材向液体钎料的溶解过程，可使钎料成份合金化，有利于提高接头强度。但母材的过度溶解会使液体钎料的熔点和粘度升高，流动性变差，往往导致不能填满钎缝间隙，同时可能使母材表面因过分溶解而出现凹陷等缺陷。

2．钎料组份向母材扩散

钎焊时，也出现钎料组份向母材的扩散，扩散以两种方式进行：一种是钎料组元向整个母材晶粒内部扩散，在母材毗邻钎缝处的一边形成固溶体层，对接头不会产生不良影响。另一种是钎料组元扩散到母材的晶粒边界，常常使晶界发脆，尤其是在薄件钎焊时比较明显。

二、钎焊的特点

(1)钎焊工艺的加热温度比较低，因此钎焊以后焊件的变形小，容易保证焊件的尺寸精度。同时，对于焊件母材的组织及性能的影响也比较小。

(2)钎焊工艺可适用于各种金属材料、异种金属、金属与非金属的连接。

(3)可以一次完成多个零件或多条钎缝的钎焊，生产率较高。

(4)可以钎焊极薄或极细的零件，以及粗细、厚薄相差很大的零件。

(5)钎焊的缺点是：钎焊接头的耐热能力比较差、接头强度比较低、钎焊时表面清理及焊件装配质量的要求比较高。

三、各种钎焊方法的特点及应用

工业生产中常用钎焊方法的特点及应用范围见表7—1。