钎焊复习题答案.docx

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钎焊复习题答案

钎焊复习题

——0529101班

第一章：

1.用能量最小原理推导润湿角与材料表面张力、界面张力之间的关系

公式太麻烦就没写，我有手写版的，大家互相问一下也行。

2.推导钎料在平板间隙中上升高度与钎料表面张力、润湿角之间的关系

同一水平面上的压力相等，所以

得到液面上升高度为

3.评价钎料润湿性和铺展性能的方法

1）润湿角测量

Ø一定体积的钎料

Ø采用相应的去膜措施

Ø在规定的温度保持一定的时间

Ø冷凝后切取横截面，测量润湿角

2）铺展面积测量

Ø条件同上

Ø凝固后测量铺展面积

3）沿T型试件的流动长度

4）润湿力测量

Ø在试片浸入和拉出的期间测量作用在试片上的作用力，通过信号变换器在记录仪上作为时间的函数连续记录

5）润湿角测量

Ø在试片浸入和拉出的期间测量试片上钎料的接触角并记录

4.温度是如何影响钎料在母材上的润湿性的

Ø液体的表面张力与温度的关系

Am：

一个摩尔液体分子的体积；K：

常数；

T0：

表面张力为零时的临界温度；τ：

温度常数

Ø随着温度的升高，液体的表面张力减小，提高了润湿性

Ø温度升高，固液反应增强，界面张力减小

Ø温度升高过度，钎料铺展性太强，会造成钎料流失

5.金属表面的氧化物是如何影响钎料的润湿性的

金属表面上总是存在着金属氧化物，在有氧化膜的金属表面上，液态钎料往往凝聚成球状，不与金属发生润湿，这是由于表面氧化膜具有比金属表面更低的表面张力。

6.如何通过合金相图判断材料之间是否可以润湿

通过观察相图：

1）如果钎料与母材在液态和固态均不相互作用

Ø润湿性很差

ØFe-Ag、Fe-Bi、Fe-Pb、Fe-Cd等

2）如果钎料能与母材相互作用，则可以很好地润湿母材

Ø相互溶解

Ø形成金属间化合物

Ag-Ni

Ø在1000°C时Ag在Ni中有3wt%左右的溶解度

ØAg在Ni上有一定的润湿性

ØAg可焊不锈钢

Ag-Cu

Ø在779°C时在Ag在Cu中有8wt%左右的溶解度

ØAg在Cu上有很好的润湿性

母材是合金的情况类似

7.从母材溶解量的计算公式指出影响母材溶解的因素

本质因素

Ø母材在钎料中的极限溶解量

Ø钎料组分在母材中的饱和固溶度

Ø金属间化合物

工艺因素

Ø温度和时间

♦溶解量随温度成指数函数增加

♦随时间的增加关系与钎料量有关

Ø钎料量

♦预置定量钎料：

溶解随时间增加达到饱和

♦浸沾钎焊：

溶解量一直增加

8.钎焊接头的几个区域及形成；对接头性能的影响

1）钎焊接头有三个区域组成：

母材上靠近界面的扩散区，钎缝界面区和钎缝中心区。

Ø扩散区组织是钎料组分向母材扩散形成的；

Ø界面区组织是母材向钎料溶解，冷却后形成的。

它可能是固溶体或金属间化合物；

Ø钎缝中心区由于母材的溶解和钎料的扩散以及结晶时的偏析，组织不同于钎料的原始组织。

2）对接头性能的影响：

Ø一般情况下扩散区组织对性能的影响不大

Ø界面区组织对接头性能影响很大

Ø接头钎料合金部分与原始成分有很大的差异

9.钎料合金成分对母材向钎料中的溶解的影响

Ø若钎料中含有母材的成分，则母材向钎料的溶解量减少

Ø钎料合金成分在母材中的饱和溶解度越大，则一定时间下母材的溶解量量越少

Ø若钎料中有与母材形成金属间化合物的组分，则金属化合物阻挡母材溶解，但当温度升高至金属间化合物熔化时，母材溶解加速

10.如何从钎料合金成分抑制或改善接头金属间化合物层的生成

Ø在钎料中加入不与母材也不与钎料形成化合物的组分

Ø在钎料中加入与钎料而不与母材形成化合物的组分

11.接触反应钎焊的原理

若两种金属能形成共晶或形成低熔固溶体，则在他们接触良好的情况下加热到高于共晶温度或低熔固溶体熔化温度以上，依靠他们之间的相互扩散，在界面处形成共晶体或低熔固溶体，从而把二者连接起来。

12.扩散钎焊的原理

扩散钎焊得最根本特征是，在钎焊加热过程中钎缝间隙内形成的液态合金，不是像一般钎焊方法那样因随后降温凝固而形成钎缝，而是在高于钎料的固相线温度的条件下长时间保温，是指等温凝固而形成钎缝的。

钎缝等温凝固的机理是，在加热保温过程中，间隙中的钎料熔化后，随着母材的熔入和钎料中的低熔点组元或起降低钎料熔点作用的组元的散失，间隙中液态合金的固相线温度逐渐升高，当这种过程持续进行而使合金的固相线温度升高到超过加热温度后，合金及发生等温凝固。

第二章：

1.铅在锡铅钎料中的作用

Ø降低钎料的熔点

Ø提高钎料的润湿性

Ø提高钎料的机械强度

Ø防止钎料出现冷脆

2.铝用软钎料的基本成分

铝用软钎料可分为三类：

低温软钎料，中温软钎料和高温软钎料。

其中低温软铅料：

在锡和锡合金中加入一些锌；

中温软铅料：

锡锌和镉锌系钎料，含锌量较高；

高温软钎料：

以锌为基体，加入少量的铝，银，铜等元素。

3.铝硬钎料的基本成分

Ø铝及可和铝形成共晶的金属

Ø铝硅共晶、铝硅铜共晶

牌号

名称

合金成分wt%

Tm°C

σbfMPa

Al

Si

Cu

Zn

BAl88Si

铝硅钎料

余量

12±1

~

~

577~582

147~157

BAl67CuSi

铝硅铜1号

余量

5.5~6.5

27~29

~

525~535

脆性大

BAl86SiCu

铝硅铜2号

余量

9.3~10.7

3.3~4.7

~

520~585

245~294

HL403

铝硅铜锌

余量

10±1

4±0.7

10±1

516~560

245~294

4.钎料为什么大多数都是合金，纯金属是否可以作为钎料

对钎料的基本要求：

Ø合适的熔点

1.温度控制；组织控制；缺陷

Ø良好的润湿性

Ø与母材良好的冶金相互作用

Ø稳定性、均匀的成分

2.元素挥发、成分偏析

Ø接头性能

3.强度、导电性、导热性、抗腐蚀性等

Ø成本

钎料大多采用合金是由于合金钎料能有效改善润湿性和调节焊接温度（例如锡铅钎合金中加入铅的作用）；

纯金属也可作为钎料，但其熔点较高，易形成金属间化合物，使接头性能下降，可选择性小。

5.铜磷钎料作为自钎剂钎料的机理

Cu-P钎料

Ø共晶成分8.38wt%磷

Ø熔点：

714℃

ØP2O5与氧化铜生成复合化合物，以液态覆盖母材表面，起保护作用，防止母才氧化。

Ø

6.选择钎料的基本原则

Ø经济性：

根据结构的重要性，选择成本最低的钎料合金

Ø接头性能：

工作温度；强度；可靠性

Ø密封性：

电真空器件；真空室

Ø导电性：

锡基钎料、银基钎料

Ø工艺性：

焊接温度对母材的影响

Ø与钎焊方法的匹配

第三章：

1.钎焊时去除氧化膜的必要性

Ø钎料难以润湿氧化膜，也难于与氧化膜形成牢固连接

Ø即使在焊前机械清除，会很快再生成

Ø焊接加热使氧化膜更快地重新生成

Ø表面氧化膜具有比金属表面更低的表面张力，影响钎料的润湿性

2.常用的去膜方法

Ø钎剂去膜

Ø气体介质去膜

Ø机械方法和物理方法去膜

3.钎剂的一般组成及作用

钎剂由钎剂基体组分，去膜剂和活性剂三部分组成

基体组分

Ø使钎剂具有一定的熔点

Ø其它组分的溶剂

Ø形成致密的保护膜

Ø硬钎剂：

金属盐或金属盐系统：

硼砂、碱金属或碱金属的氯化物

Ø软钎剂：

高沸点的有机溶剂

去膜剂

Ø溶解表面氧化膜

Ø碱金属和碱土金属的氟化物

活性剂

Ø破坏氧化膜与金属的结合，加速氧化膜清除效果

Ø重金属的卤化物：

氯化锌、氯化镉等等

Ø氧化物：

硼酐等

钎剂的作用

Ø清除母材和钎料表面的氧化膜

Ø保护表面不再氧化

Ø界面活性作用，促进钎料润湿

4.可用作无机软钎剂的物质和其去膜机理

1）组成

Ø无机酸：

盐酸、氢氟酸、磷酸等

Ø以水溶液或酒精溶液形态使用，或与凡士林调成膏状使用

特点

Ø去膜能力强

Ø具有很强的腐蚀性

反应

2）组成

Ø无机盐：

氯化锌等

Ø以水溶液形态使用

特点

Ø吸水性强；发生飞溅

Ø活性随浓度增高而提高，超过30%时饱和

反应

Ø与水产生络合酸

Ø溶解金属氧化物

5.氯化锌作为钎剂成分在钎焊钢时和钎焊铝合金时的不同作用

1）氯化锌作为钎剂成分在钎焊钢时起去除氧化膜的作用，其作用机理如上题；

2）氯化锌作为钎剂成分在钎焊铝合金时，属于铝用反应钎剂，钎焊加热过程中，氯化锌渗过氧化铝膜的裂缝与铝反应。

去膜机理：

Ø重金属的氯盐与铝反应，破坏氧化膜与母材的结合

ØAlCl3温度高于182°C时升华为气体，膜下外逸，促进氧化膜破碎

Ø氟化物溶解破碎的氧化膜

ØZn沉淀于铝表面，促进钎料润湿

6.在松香中添加氯化锌的作用

增强去膜能力

7.硬钎剂的基本组成

Ø硼砂、硼酸及其混合体为基体

Ø碱金属或碱土金属的氟化物、氟硼酸盐，获得合适的活性温度、增加去膜能力

8.硼酸的去膜机理；

Ø硼酸加热时分解，形成硼酐，其熔点是580°C

Ø硼酐与铜、锌、镍和铁的氧化物形成易溶的硼酸盐

Ø但在900°C以下时，硼酐的粘度很大，去膜能力也差

一般不单独作为钎剂使用

9.硼砂的去膜机理

Ø硼砂在741°C熔化，分解成硼酐和偏硼酸钠

Ø硼酐与金属氧化物形成易溶的硼酸盐

Ø偏硼酸钠与硼酸盐形成熔点更低的复合化合物

Ø硼砂的去膜能力强于硼酸

Ø但熔点较高，在800°C以下粘度大，流动性不好

10.硼砂和硼酸单独作为钎剂时存在的问题

Ø活性温度高，只能配合铜基钎料使用

Ø不能去除Cr、Si、Al、Ti的氧化物

Ø残渣腐蚀性小，但不易清除

11.铝用有机软钎剂的组成及其使用中的问题

组成

Ø基　体：

三乙醇胺

Ø去膜剂：

氟硼酸、氟硼酸胺

Ø活性剂：

重金属氟硼酸盐

问题

Ø不能保证钎料与母材的牢固连接；

Ø热稳定性差；

Ø无吸湿性，暴露于空气中逐渐干涸；

Ø作用过程中有大量气体生成，沸腾；

12.铝用反应软钎剂的组成及其去膜机理

组成

Ø基　体：

锌、锡等重金属的氯化物

Ø活性剂：

钾、钠、锂的卤化物（一般为氟化物）

去膜机理

Ø重金属的氯盐与铝反应，破坏氧化膜与母材的结合

ØAlCl3温度高于182°C时升华为气体，膜下外逸，促进氧化膜破碎

Ø氟化物溶解破碎的氧化膜

ØZn、Sn沉淀于铝表面，促进钎料润湿

13.铝用氯化物硬钎剂的基本组成及其去膜机理

组成

Ø基　体：

碱金属或碱土金属的氯化物的低熔点混合物

♦NaCl,LiCl,KCl,CaCl,BaCl,SrCl,CuCl,MgCl

♦调节熔点

♦可以很好地在铝和氧化铝的表面铺展

Ø去膜剂：

氟化物

♦NaF,ZnF,LiF,KF,AlF3,Na2AlF6

♦溶解氧化膜

♦可使熔点增加，添加量有限

Ø活性剂：

低熔点重金属的氯化物

♦ZnCl2,SnCl2,CdCl2

氯化物基铝硬钎剂去膜机理-1

溶解作用

Ø氟化物有溶解铝氧化膜的作用

Ø氟化物添加量受熔点的限制

破碎作用

Ø铝与氧化铝膜的热膨胀系数不一致，加热时氧化膜产生裂纹

Ø钎剂透过裂纹与铝发生反应

Ø氧化铝膜成碎片状进入熔化的钎剂，更容易溶解