钎焊

用比母材熔点低的金属材料作为钎料，用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散的焊接方法。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙。间隙一般要求在 0.01～0.1毫米之间。

****************************





钎焊基本知识概述　　1.1 概念

　　钎焊：利用熔点比母材低的填充金属（称为钎料），经加热熔化后，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实现连接的焊接方法。

　　较之熔焊，钎焊时母材不熔化，仅钎料熔化；

　　较之压焊，钎焊时不对焊件施加压力。

　　钎焊形成的焊缝称为钎缝。

　　钎焊所用的填充金属称为钎料。

　　钎焊过程： 表面清洗好的工件以搭接型式装配在一起，把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后，钎料熔化（工件未熔化），并借助毛细管作用被吸入和充满固态工件间隙之间，液态钎料与工件金属相互扩散溶解，冷疑后即形成钎焊接头。

　　1.2 焊接材料

　　1.2.1 钎料：即钎焊时用做填充金属的材料。

　　1.2.1.1 对钎料的基本要求：

　　①低于工件金属的熔点；

　　②有足够的浸润性（钎料流入间隙的性能）；

　　③有与工件金属适当的溶解和扩散能力；

　　④焊接接头应具有一定的机械性能和物理、化学性能。

　　1.2.1.2 分类

　　根据熔点不同，钎料分为软钎料和硬钎料

　　①软钎料：即熔点低于450℃的钎料，有锡铅基、铅基（T<150℃，一般用于钎焊铜及铜合金，耐热性好，但耐蚀性较差）、镉基（是软钎料中耐热性最好的一种，T=250℃）等合金。

　　软钎料主要用于焊接受力不大和工作温度较低的工件，如各种电器导线的连接及仪器、仪表元件的钎焊（主要用于电子线路的焊接）

　　常用的软钎料有：锡铅钎料（应用最广、具有良好的工艺性和导电性，T<100℃）、镉银钎料、铅银钎料和锌银钎料等。

　　软钎焊：指使用软钎料进行的钎焊。钎焊接头强度低（小于70Mpa）。

　　②硬钎料：即熔点高于450℃的钎料，有铝基、铜基、银基、镍基等合金。

　　硬钎料主要用于焊接受力较大、工作温度较高的工件，如：自行车架、硬质合金刀具、钻探钻头等（主要用于机械零、部件的焊接）

　　常用的硬钎料有：铜基钎料、银基钎料（应用最广的一类硬钎料，具有良好的力学性能、导电导热性、耐蚀性。广泛用于钎焊低碳钢、结构钢、不锈钢、铜以及铜合金等）、铝基钎料（主要用于钎焊铝及铝合金）和镍基钎料（主要用于航空航天部门）等。

　　硬钎焊：指使用硬钎料进行的钎焊。钎焊接头强度较高（大于200Mpa）。

　　1.2.1.3 钎料的编号

　　国标：B（表钎料代号（Braze））+化学元素符号（表钎料的基本组元）+数字（表基本组元的质量分数（%））+元素符合（表钎料的其它组元，按含量多少排序，不标含量（最多不超过6个））----其它特性标记（表钎料的某些特性，如“V”表示真空级钎料，“R”表示即可作钎料，又可作气焊丝的铜锌含量）。

　　如：B（钎料代号）Ag72Cu（银基钎料WAg=72%，并含有铜元素）---V（真空级钎料）

　　部标：

　　（1）冶金部部标：

　　“H1（表示钎料）+元素符号（表钎料基础组元）+元素符号（表钎料主要组元）+数字（表除基础组元外的主要组元的含量）---数字（表钎料中除基本、主要组元之外的其它组元的含量）”

　　如H1SnPb10枣表示锡铅钎料 Wpb=10%

　　H1AlCu26-4枣表铝基三元合金钎料Wcu=26%，其它合金元素为4%

　　（2）机械部部标

　　“HL（表钎料）+数字（表示钎料的化学组成类型→‘1’表示铜锌合金；‘2’表示铜磷合金；‘3’表银合金；‘4’表铝合金；‘5’表锌合金；‘6’表锡铅合金；‘7’表镍基合金）+数字+数字（表示同一类型钎料中的不同牌号）”

　　如HL605——表第5号锡铅钎料。

　　1.2.2 钎焊焊剂

　　钎剂：即钎焊时使用的熔剂。

　　1.2.2.1 钎剂的作用：

　　（1）清除母材和钎料表面的氧化物及其它杂质

　　（2）以液态薄膜的形式覆盖在工件金属和钎料的表面上，隔离空气起保护作用──保护钎料及焊件不被氧化。

　　（3）改善液态钎料对工件金属的浸润性，增大钎料的填充能力。

　　1.2.2.2 分类：

　　钎剂通常分为软钎剂、硬钎剂和铝、镁、钛用钎剂三大类。

　　（1）软钎剂

　　按其成分可分为无机软钎剂（具有很高的化学活性，去除氧化物的能力很强。能显著地促进液态钎料对母材的润湿。组分为无机酸和无机盐。一般的黑色金属和有色金属，包括不锈钢、耐热钢和镍铬合金等都可使用，但它残渣有腐蚀性，焊后必须清除干净）和有机软钎剂两类。

　　按其残渣对钎焊接头的腐蚀作用可分为腐蚀性、弱腐蚀性和无腐蚀性三类，其中无机软钎剂均系腐蚀性钎剂；有机软钎剂属于后两类。

　　常用的软钎剂有磷酸水溶液（只限于300℃以下使用，是钎焊含Cr不锈钢或锰青铜的适宜钎剂）、氯化锌水溶液和松香（只能用于300℃以下钎焊表面氧化不严重的金、银、铜等金属）等。

　　（2）硬钎剂：

　　常用的硬钎剂有硼砂、硼酸（活性温度高，均在800℃以上，只能配合铜基钎料使用，去氧化物能力差，不能去除Cr、Si、Al、Ti等的氧化物）、KBF4（氟硼酸钾，熔点低，去氧化能力强，是熔点低于750℃银基钎料的适宜钎剂）等。

　　1.3 接头形式

　　钎焊接头承载能力与接合面大小有关。因此，钎焊接头一般采用搭接接头或套接接头。如图6-3-17所示：

　　图6-3-17 钎焊接头举例

　　设计钎焊接头时，应考虑钎焊件的装配定位和钎料的安置等。装配时，装配间隙要均匀、平整和适当。间隙太小，会影响钎料的渗入与润湿，达不到全部焊合；间隙太大，则浪费钎料，且会降低钎焊接头强度。一般钎焊接头间隙取为0.05～0.2mm。

　　1.4 加热方式：

　　钎焊的加热方式有烙铁加热、火焰加热、电阻加热、感应加热、浸渍加热和炉中加热等。

　　烙铁加热温度较低，一般只适于软钎焊。

　　浸渍加热类型有盐浴加热和金属浴加热，本身即提供钎剂或钎料，加热快，接头洁净。

　　炉中加热：气氛、炉温可控，加热均匀、焊件变形小。

　　浸渍加热和炉中加热均可用于同时焊多件或多条钎缝，特适合于焊接形状复杂且多钎缝的零件。

国外焊接技术最新进展情况 ( 钎焊 )

　　由于焊接的热输入是可选择的，所以为激光束钎焊在电子行业的封装陶瓷玻璃外壳应用开辟了新的途径。在氧化铝基体材料上、在D263窗玻璃（硼硅酸玻璃）平块窗玻璃上和两块平块窗玻璃上用膨胀系数相当的玻璃钎料进行的钎焊试验表明，钎焊接头没有任何裂缝，气孔率低，密封性好，不漏氦气。

　　电弧螺栓钎焊（ASB）已经达到适合作为制造业连接技术的阶段。例如：现在它已经应用于连接高碳钢的钢板和螺栓，在普通焊接中，零件会变得更硬且脆，甚至对于直径为16mm的螺栓，熔深实际为零。而ASB则大大减少了氢致裂缝，由于金属间相的存在，提高了硬度，因此能够在非合金钢和合金Cr－Ni钢之间进行螺栓连接。

　　最初的试验表明，甚至能将Cr－Ni螺栓与铝板钎焊到一起。使用与螺栓焊相同的设备技术也可进行电弧螺栓钎焊，特别是短时间抬起起弧的方案极其适合。在电弧螺栓钎焊中，不象螺栓焊那样电弧在被连接的零件之间产生通常的熔池。

　　下面的实例表明了ASB应用的可能性。

　　例如：对于0.8l％的9ISZV的铁轨材料，用箔钎料进行ASB焊接达到了很好的效果，在拉伸和折弯试验中，试件被损坏，螺栓未受影响，而且可以被折弯到90o；另一项是在建筑监管部门使用的电弧螺栓钎焊也获得了良好的结果。使用ASB技术，甚至可以将φ16mm的“黑色”螺栓钎焊到“白色”的钢板上（Cr－Ni，厚度为2.5mm）。当板材厚度达到1.5mm时，ASB接头的强度要低于螺栓的焊缝，但高于普通火焰钎焊的接头。当板厚＞1.5mm时，在同样的材料之间，ASB接头的强度与螺栓焊的接头相同。对这两种焊接进行比较，电弧螺栓钎焊所需的热量输入大大降低，大大减少了熔深，并且强度高，甚至对于对硬度增加敏感的钢材也是如此。

　　随着镁作为制造材料的增加，钎焊技术也得到相应的发展，AZ91A和AZ31是作为基体材料的。根据漫流实验的测试结果，Mg-Zn合金可以用来作为钎焊钎料，不同的纯金属箔用来作为点钎焊试验的消耗材料。研究表明，用Mg-Zn钎焊焊料可以连接钎焊AZ91A材料。对于点钎焊来说，铝箔是最适合的消耗材料。

　　为了进行氧化铝和金属的钎焊，还开发了钯基高温钎焊合金。它除了高熔化温度（1555℃）和抗氧化特性外，钯可以与许多元素形成晶体，这就有可能根据需要开发钎料，铬、钒、钛和钇可作为合金元素加入。在钎焊氧化铝（Al300含有97.6％的Al2O3，并把CaO和SiO2作为冶金粉末加入；Al997含有99.7％的Al2O3）的过程中，对钯钎焊合金的浸润特性和钎接特性进行了实验研究。为此，不仅使用Pd-6Cr、Pd-10Cr和Pd-6V钎焊合金制作金属箔，而且也使用纯的钯、钛、钇、钒和铬元素钎焊合金制作金属箔。

　　由于氧化的问题，不可能清楚地认识合金金属箔的浸润特性。似乎Al 997可以浸润，而 AI 300不能。与此形成鲜明对照的是，在现场用 Al 300制作的合金却表现出良好的浸润特性，所有的钎焊合金在室温下都能获得较高的连接强度。用Pd－6Cr焊制的接头其强度可以耐1000℃的高温。