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1、钎焊特征：（1）钎料熔点低于母材，钎焊时母材不熔 化；（2）钎料与母材的成分有很大差别；,钎焊的基本概念、特征和应用,（3）熔化的钎料靠润湿和毛细作用吸 入并保持在母材间隙内；（4）依靠液态钎料与固体母材的相互 扩散而形成冶金结合。钎焊是最古老的焊接方法-几千年前钎焊应用于最尖端的产品制造-微电子 器件钎焊是研究最落后的焊接方法-系统性 和理论,钎焊具有的特点,优点：1）钎焊的温度低于母材,对母材的组织性能 影响小；2）应力与变形小，适合于高精度、复杂零部 件或结构的连接；3）生产率高，诸多连接缝可一次完成；4）广泛的适用性，可焊金属、非金属及异种 金属；5）接头表面质量好。,钎焊具有的特点及

2、选择,缺点：1）接头强度较低，耐热性差；2）多用搭接接头，浪费金属，增加结构重 量，易产生应力集中；3）焊前准备要求高，特别是表面质量及装 配接头间隙；4）个别钎焊工艺方法设备投资大，费用高。综合零件材料、使用性能、生产成本及效率进行选择,钎焊接头的形成过程,1.1 钎料的润湿与铺展过程润湿是指由固-液相界面来取代固-气相界面，从而使体系的自由能降低的过程。即将液滴置 于固体表面，若液滴和固体界面的变化能使液-固 体系自由能降低，则液滴能很好润湿固相表面并 铺展开。固、液、气之间的界面张力决定了液态钎料在 母材上的润湿与铺展行为。1.1.1 界面润湿性,钎焊接头的形成过程,-接触角（润湿角），

3、其大小表征了体系润湿铺 展的强弱。钎焊时一般希望 20。,钎焊接头的形成过程,1.1.2 毛细流动当将两互相平行的金属 板垂直插入液态钎料中 时,假设平行金属板无限 大,钎料量无限多,由于 存在毛细作用,如果钎料 可以润湿金属板,则会出 现图（a）所示的情形,否 则,则会出现图（b）的情 形。,钎焊接头的形成过程,液态钎料在毛细作用下的流动速度：,V=lg acos4h=a（sg-sl）4h,cos,，则V;V 1/h，刚开始V大，随着h 的增加，而逐渐变慢，所以，为填满间隙，必须有足够的保温时间。,钎焊接头的形成过程,1.2 影响钎焊过程的因素1.2.1 接头设计间隙越小，接头强度越高。1.

4、2.2 钎料能与母材金属无限固溶的合金元素可显著减 小界面张力，从而使钎料的润湿性得到明显的提 高，比与母材金属形成金属间化合物的合金元素 好。,钎焊接头的形成过程,1.3 钎焊方法的分类1）按钎料熔点分,软钎焊 硬钎焊,Soldering Brazing,低于450 高于4502）按钎焊温度分,高温钎焊、中温钎焊、低温钎焊。（相对）高于800为高温钎焊；550800为中温钎焊；低于500为低温钎焊。3）按热源种类分火焰钎焊、烙铁钎焊、炉中钎焊、感应钎焊、电阻钎焊,第二次课程（2H）,第二章 钎料,2.1 对钎料的基本要求合适的熔点，比母材至少低几十度；有良好的润湿性及填缝能力；能与母材充分作

5、用并形成牢固的冶金 结合；具有稳定和均匀的成分，钎焊时避免 偏析及易挥发元素的烧损；钎焊接头应满足产品的技术要求；成本低，易制造。,第二章 钎料,2.2 钎料的分类,1.钎料的分类以熔点区分：低于450高于450,易熔钎料（软钎料）难熔钎料（硬钎料）,以组成钎料的主要元素分：软钎料：锡基、铅基、镉基、锌基等；硬钎料：铝基、银基、铜基、锰基、镍基等。,第二章 钎料,2.钎料的牌号 国标硬钎料 软钎料S-Sn60Pb39Sb1,第二章 钎料,尚在使用的部颁标准：冶金部HLSnPb10HL Al Cu 26-4,其它合金元素的含量组元外主要合金组元的含量 主要组元（两个代号）钎料,第二章 钎料,机械

6、部,第二章 钎料,2.3 钎料选择的影响因素经济性：根据结构的重要性，选择成本最低 的钎料合金；接头性能：工作温度，强度，可靠性；密封性：电真空器件，真空室；导电性：锡基钎料，银基钎料；工艺性：焊接温度对母材的影响；与钎焊方法的匹配。,第二章 钎料,相互作用加热速度与液-固相线范围 环境、力学性能、精度等 尽量选择钎焊温度低的钎料 与流动性有关预置钎料,钎焊母材加热方式使用要求钎焊温度接头形式钎料形状施工安全,第二章 钎料,软钎料锡铅钎料共晶成分的机械性能最好；表面张力小，则润 湿性好；铺展、填缝性好。加入Sb（3%）可减少液态钎料的氧化；加入Ag、Sb可提高高温性能。Sn有冷脆性。钎焊接头工

7、作温度一般不高于100。,第二章 钎料,第二章 钎料,第二章 钎料,第二章 钎料,（2）铋 基 钎 料,第二章 钎料,第二章 钎料,第二章 钎料,Sn-Ag-Cu,第二章 钎料,（3）铅基钎料纯铅不能润湿Cu、Fe、Al、Ni等金属，常加 入Ag、Sn、Cd、Zn钎焊铜。加入Ag可润湿铜，且 使钎料熔点下降；加入Sn可提高润湿性。,焊后接头耐热性提高，可在150以下工作。在潮湿环境下耐湿性差。,（4）镉基钎料镉基钎料是耐热性最好的一种软钎料，工作 温度可达250。,第二章 钎料,常见的有Cd-Zn、Cd-Ag、Cd-Zn-Ag系钎料。,Ag的加入可提高强度，但超过5%Ag使液相线,迅速上升，结

8、晶区间变得很宽，故Ag不宜过高。Zn的加入可减少液态钎料的氧化，并使熔点 下降，钎缝可电镀。镉基钎料钎焊铜时，温度过高，时间过长，钎缝界面将生成脆性的化合物，使性能下降。,第二章 钎料,第二章 钎料,2.4 硬钎料（1）铝基钎料用途：仅用于钎焊铝及铝合金；组成：铝及可和铝形成共晶的金属铝硅共晶、铝硅铜共晶,第二章 钎料,第二章 钎料,共晶成分：12.2%Si；熔点：577C；缺点：熔点 接近于铝合 金的熔点。,第二章 钎料,（2）银基钎料真空钎焊用钎料银铜锌钎料银铜锌镉钎料银铜锌锡钎料,用途广泛的硬钎料：低碳钢、结构钢、不锈 钢、高温合金、铜及铜合金；难熔金属、陶瓷等；导电、导热性能良好、耐介

9、质腐 蚀；问题：价格高，低银钎料的研制，如何降低熔点，如何避 免脆性相。,第二章 钎料,Ag-Cu-Zn钎料合金Ag-Cu共晶点780C加入Zn降低熔点，720C会产生脆性、和相、和相塑性极差Zn含量控制在35%以下 Ag-Cu-Zn-Sn钎料合金进一步降低熔点加入量0.55%，熔660C过多产生脆性加入微量Ni，提高强度和耐热性。,第二章 钎料,第二章 钎料,第二章 钎料,第二章 钎料,第二章 钎料,第二章 钎料,2.铜磷及铜银磷钎料4.铜锗钎料,铜基钎料纯铜钎料3.铜锌钎料5.铜基高温钎料,Cu-Zn钎料：通过Zn含量降低熔点，Cu62/Zn38（黄铜）熔点902C 固熔体组织良好的强度和

10、塑性加入Si抑制Zn的挥发加入Sn提高铺展性,第二章 钎料,第二章 钎料,Si氧化后与钎剂中 的硼酸盐形成低熔 点的硅酸盐，浮在 液态钎料表面，阻 止Zn的挥发。,第二章 钎料,Cu-P钎料，共 晶 成 分：8.38wt%磷；714CP2O5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。,第二章 钎料,第二章 钎料,第二章 钎料,第二章 钎料,铜基高温钎料：BCuNiSiB（H1CuNi30-2-0.2）2730%Ni：提高高温强度，但熔点也增加1.52.%Si、0.2%B：降低熔点，改善润湿性 工作温度可以达到600C可以达到与1Cr18Ni9Ti等强度。,第二章 钎料,（4

11、）锰基 钎料加入Cr、Co可使钎 料提高高温 抗氧化性和 热强性，接 头工作温度 可达600 700。,第二章 钎料,第二章 钎料,（5）镍基钎料Ni-B共晶点1140（4%B）。B显著提 高高温强度，改善润湿性，但使溶蚀增加，形成化合物变脆。Ni-Si共晶点1152（11%Si）。Si可 溶于Ni中形成固溶体，超过6%Si，会产生 脆的化合物。Ni-P共晶点880（11%P）。P不溶于 Ni，易形成一系列化合物变脆。,第二章 钎料,第二章 钎料,C的加入可降低熔点，但碳对钎料的高温强度及溶蚀性 都有不良影响，故不宜多加。Cr是镍基钎料中的主要添加元素，铬使镍固溶体强化并 提高其抗氧化性。BN

12、i-1、2、3、4均含有Si、B、C，含B钎料对不锈钢和 高温合金有晶间渗入现象，使晶界变脆，不适合焊薄件。因B 能吸收中子，故不适用于核领域。BNi-5 不含B，可焊薄件及应用于核领域，但熔点偏高。BNi-6、7为Ni-P和Ni-Cr-P共晶成分，熔点低，流动性 好,第二章 钎料,第二章 钎料,第二章 钎料,第二章 钎料,第二章 钎料,（6）自钎剂钎料既能填充钎缝金属，又能起钎剂作用的钎料称之。即 自身含有起到钎剂作用的微量或一定量元素的钎料。要求：1）钎料内含有较强的还原剂，钎焊时能还原母材表 面氧化物；2）还原产物的熔点应低于钎焊温度，或还原产物能 与表面氧化物形成低熔点的复合化合物；3

13、）还原产物或形成的复合化合物的粘度要小，能被 液体钎料排开，不妨碍钎料的铺展。此外，还原剂应溶于钎料中，能降低钎料的表面张力。如：钎焊铜的铜磷、铜磷银钎料；含有锂的银基、铜 基钎料；钎焊不锈钢的锰基钎料等。,第二章 钎料,1）铜磷钎料和铜银磷钎料P的加入自钎剂作用5CuO+2P=P2O5+5CuP2O5与CuO 形成复合盐，覆盖表面防止氧化。降低熔点钎料使用时应注意：因钎料较脆，用于振动载荷较小的工件；钎焊黄铜仍需加钎剂；不能钎焊钢、镍及其合金，因P化物极脆。,第二章 钎料,银基和铜基自钎剂钎料表中Cr以下的元素都可还原Cr2O3,但还原产物的氧 化物大多熔点高，有的粘度大，起不到自钎剂作用。

14、锂的氧化物Li2O的熔点虽高，但有如下特点：它能与许多氧化物形成低熔复合化合物；氧化锂对水的亲和力极大，它和周围气氛中的水 分作用，形成熔点为450的LiOH，它几乎能溶解所有的氧化物，同时呈薄膜状覆盖金属表面，起保护作用；锂是表面活性物质。,第三章钎焊去膜过程,钎焊时去膜的必要性金属表面的氧化膜严重影响润湿与铺展，必须去除。氧化膜越致密，它与金属基体 的结合越牢固，它的热稳定性和化学稳定性 越高，则难以去除。通常可采用钎剂、气体介质、机械方法 和物理方法清除。钎剂既可以防止工件及钎料氧化，又可 以去除其氧化膜，还可以减小表面张力促进 钎料流动，配合钎焊接头的形成。,钎焊用钎剂钎剂的作用与性能要 求：去除氧化膜，为 润湿、铺