钎焊技术及其应用（一）2007―04一.钎焊简介1.什么是钎焊？钎焊是利用比母材熔点低的钎料和母材一起加热，在母材不熔化的情况下，使钎料熔化，并润湿及填充母材连接处的间隙，形成焊缝。

在钎缝中，钎料与母材互相溶解和扩散，，从而形成牢固的结合。

过去有人把钎焊称为“钎接：”低温焊接“。

它与熔焊相比有其不同点。

首先，钎焊时母材不熔化，只是钎料熔化。

其次在钎焊接头中，钎料的成分和性能与母材有着明显的差别。

此外，钎焊是靠熔化的钎料在毛细管作用下填充接头的间隙，而熔焊却没有这些现象。

钎焊与熔焊相比，由于钎焊的加热温度较低，焊件的组织和机械性能变化较小，变形不大，接头平整光滑，外表美观，而且可以连接不同的材料。

但是，钎焊也有明显的缺点，就是钎焊的接头强度比较低，故常采用搭接接头来提供承载能力。

同时钎焊的装配要求比熔焊要高，必须保证严格的间隙和母材的清洁。

焊接方法通常是以热源和加热的方法来命名的：如火焰钎焊、烙铁钎焊、电阻钎焊、感应钎焊、炉中钎焊。

二. 钎焊接头的型式和操作要点1.钎焊接头的型式：钎焊接头通常以对接和搭接为主。

对接：其结合强度比母材要低，受力时主要时沿钎缝破坏，所以，只适用不重要的和低载荷的零件的钎焊。

搭接为了充分地利用钎焊的所有优点，钎焊接头多采用搭接接头。

它可以通过改变搭接的长度（填充为板厚的3倍以上，但一般不超过15mm),达到钎焊接头与母材等强度。

因此在设计钎焊接头时，不能照搬熔焊接头的型式，设计钎焊接头时应特别注意下列事项：a.接头中的钎缝尽可能与受力方向平行。

b.为了使加热及应力分布均匀，接头区的厚度尽可能接近。

c.接头中不形成阻碍钎料明细作用的拐角。

2.钎焊接头的装配间隙装配钎焊接头使，正确选择间隙大小是决定钎缝的致密性及签订的重要因素。

间隙太小，由于接触表面不均匀，会妨碍钎料的流入。

反之间隙过大，则破坏了间隙的毛细作用，钎料也无法填满接头的间隙。

间隙的大小与钎料和母材的性质、钎焊温度、钎焊时间、钎料的安放等有直接的关系。

一般钎料与母材的相互作用较弱，则要求较小的间隙。

应当指出，这里所要求的间隙是指在钎焊温度下的间隙，与室温时不一定相同。

常用金属搭接接头的间隙值见表13.钎焊的操作要点火焰钎焊的操作，通常是用手工添加丝状钎料，也可在接头上预先安置钎料。

钎剂在加热前便加到钎焊零件上，在加热过程中保护母材不被氧化。

为了防止钎剂不被火焰吹掉，可用水或酒精将钎剂调成糊状，钎焊操作时，应在钎焊接头周围缓慢加热使钎剂中的水分先蒸发。

此外，也可在钎焊时把丝状钎料的加热端周期地侵入于钎剂中沾上钎剂，然后把钎剂带到加热的母材上。

为了均匀加热母材，通常焊嘴于母材加热区的距离控制在70－80mm为宜。

特别指出的是，火焰钎焊与￡气焊的操作不同。

气焊时往往加热由焊缝的一端开始，用火焰焰心集中加热一点形成熔池，然后连续地向前加热；而火焰钎焊则首先用外焰加热整个接头区，使之达到钎焊温度，然后用火焰从其一端继续向前加热，钎焊迅速流入不断加热的接头间隙中。

表14.钎焊接头的缺陷见表2钎焊接头的缺陷及其产生原因表2三.钎料和钎剂1.钎料：钎料又称焊料，是钎焊过程中在低于母材熔点的温度下熔化并填充接头间隙的技术或合金。

钎料按其熔点的高低可分为：易熔钎料（又称软钎料）其熔点在450℃以下，通常是Sn,Pb,Bi,In,Cd,Zn及其合金。

难熔钎料：（又称硬钎料）其熔点在45℃以上，通常是AI,Cu,Ag.Mg,Mn,Ni.Au.Pd,Mo,Ti等合金。

2.钎料的编号：钎料按国标GB6208-86规定的方法间隙编号。

牌号中的第一个字母"B"表示钎料代号，代号后面为主要合金组元的化学元素符号，其中，第一个化学；表示钎料的基本组元，其含量用数字标在其后，其余组元的化学元素；按含量多少，顺序排列，但不标含量。

还常见有“HL"的牌号，这是原国家机械委在1987 年颁布的钎料编号，”HL"表示焊料，其后的第一位数字表示钎料的化学组成类型，按表3规定编排，牌号第二、第三位数字表示同一类型钎料的不同牌号。

钎料的化学组成类型表33.软钎料软钎料对于大多数金属都具有良好的润湿性，因而能钎焊大多数金属，如钢铁、铜及铝及其合金，但低的熔点和强度，也限制了软钎料合金接头的工作温度不能太高，并且只能用于对接头强度要求不高的零件，人电气接头及只用软钎焊保持气密性，再用其它方法保证强度的接头。

a.锡铅钎料：锡铅钎料由于熔点低，润湿性能好，耐腐蚀性优良，所以是应用最广的一种软钎料。

过去曾把软钎焊称为“锡焊”就是这个原因。

此类钎料在GB3131-88中详细列出了它的分类、牌号、和相关技术要求。

锡铅钎料可以在较低温度下配合一定的钎剂钎焊铜及铜合金、钢、不锈钢、铸铁、镍等，市场常见的焊锡就是其中的一种。

有的锡铅钎焊把钎剂与钎料加工在一起，方便使用。

b.耐热软钎料：由于锡铅钎料的耐热性能差，钎焊接头的工作温度不高，为了满足工作温度较高（150－250）的散热器及电机零件等接头的要求，发展了耐热钎料。

这类钎料主要有锡－锑、锡－银、铅－银、镉－锌、和镉－银等合金。

其中锡基合金在铜及铜合金、钢上都有良好的润湿性，典型的耐热软钎料见表44.硬钎料硬钎料的熔点和强度都比软钎料要高，所以能保证钎焊接头具有较高的强度及在较高温度下工作。

根据硬钎料成分中所含的主要组分和成分，通常把硬钎料分为：铝基钎料、银基钎料、铜及黄铜钎料、铜磷钎料、耐热钎料、贵金属钎料等。

这里主要介绍一下常用的两种钎料：银基钎料和磷铜钎料。

耐热软钎料表4a.银基钎料银钎料包括银铜、银锌铜、银铜锌镉和银铜锌锡等合金。

这类钎料由于熔点不高，润湿性能极好，操作容易，强度、朔性和导电性都不错，并且除铝、镁等熔点很低的金属外的大多数金属及合金都能钎焊，如铜及他合金、钢、铸铁、不锈钢耐热合金、硬质合金的，因此得到广泛的应用。

常用的银钎料的化学成分及特征如表5银钎料化学成份表59b.铜磷钎料铜磷钎料是以铜－磷二元合金为基的钎料，由于价格便宜，工艺性能好，焊接接头具有较高的强度和导电性，因此，在电机和仪表制造中获得广泛的应用。

铜磷钎料中加入Ag会明细地改善钎料的润湿能力，提高其强度和朔性，并使钎料的熔点降低，可用它来代替含Ag较多的钎料。

加入Sb也能降低钎料的熔点。

常用铜磷钎料人如表6所示铜磷钎料的化学成分及特征表6.这类钎料突出的优点是钎焊紫铜时不需要钎剂，钎料中的磷可以还原氧化铜并起钎剂作用。

但钎焊铜合金时，因为磷不能充分还愿合金元素所形成的氧化物，这时为获得优质钎缝还需要使用钎剂。

这类钎焊接头能很好地在拉伸状态下工作。

同时说明这类钎料不宜钎焊钢，业务在钎缝靠近母材处生成脆性的磷化铁（Fe3P),使接头变脆。

5.钎剂的作用及分类钎剂又称钎焊剂、助焊剂。

其作用通常可归结为：1）清除母材剂钎料表面的氧化膜，2）抑制母材和钎料在钎焊过程中的再次氧化；3）改善钎料的润湿性。

钎剂通常分为软钎剂和硬钎剂不同的钎料、母材、和钎焊方法应用不同的钎剂。

a.软钎剂:软钎剂就是配合人钎料进行软钎焊时使用的钎剂。

可分为一般用途和用于铝及铝合金人钎焊的两种。

一般用途的软钎剂主要指铜及铜合金、钢、镀锌铁皮等材料软钎焊时所用的钎剂。

这类钎剂，可以只采用氯化锌，夹少量氯化铵可增加其活性。

钎焊不锈钢时必须加一些盐酸，以增加钎剂的去膜作用。

钎焊怕腐蚀的铜零件时，可以用松香、松香夹紧溶液等非腐蚀钎剂，还可以适当加些氟化锌增加活性如电子电气零件的软钎焊中应用的焊锡膏就属此类。

这类钎剂典型的组成及用途见表7一般用途的软钎剂表7b. 硬钎剂：硬钎剂就是配合硬钎料使用的钎剂，它可分为铜基和银基钎料用的钎剂基铝基钎料用钎剂两种。

铜基和银基钎料用钎剂主要由硼化物组成。

对熔点高的钎料及表面氧化膜容易去除的金属，可以使用纯的硼砂。

熔点较低的钎料及表面氧化膜不易去除的金属，则要调整钎剂的组成。

由及种盐配成。

由硼砂和硼酸等组成的钎剂可与黄铜钎料、银钎料配合，用来钎焊碳钢、铸铁、铜及铜合金等。

但对于表面由难于去除的铬、钛等氧化物的不锈钢和耐热钢等，钎剂中必须加热具有去膜能力更强的氟化物或氟硼化物，以碳钢钎剂的活性。

这类钎剂的典型组成及用途见表8铜基和银基钎料用钎剂表8c.钎料和钎剂的选择一般可从钎焊接头的使用要求、母材及钎焊方法三方面来选择钎料。

钎焊接头的使用要求包括强度、耐腐性、导电性和导热性等。

例如强度要求不高、工作温度较低的零件，可选用软钎料；强度要求高或工作温度高的零件则选用硬钎料。

根据母材选择钎料时，主要考虑钎料的熔点、润湿性、钎料与母材的作用、色泽等。

不同的钎焊方法对钎料的要求是不同的，如含锰较高的钎料在保护气氛中钎焊效果很好，但火焰钎焊则易产生气孔而不适用。

选择钎剂时应首先考虑母材及钎料的种类。

例如锡铅钎料钎焊时，可以活性较小的松香钎剂，若钎焊碳钢则要使用活性较强的氯化锌水溶液，钎焊不锈钢时则要选用活性更强的氯化锌盐酸溶液。

用软钎料钎焊铝及铝合金时，由于氧化膜稳定，必须选用钎焊铝的专用钎剂。

选用钎剂的熔点应低于钎料的熔点，以便钎料在熔化前由熔化钎剂覆盖保护。

为了防止钎剂的蒸发，钎剂的沸点应比钎焊温度高。

钎焊各种材料时常用的钎料和钎剂见表9钎焊各种材料时常用的钎料和钎剂表9四.钎焊的加热方法一切能够使工件按照一定条件升温的热源均可用作钎焊时的加热，例如火焰加热、盐浴加热、金属浴加热、电阻加热、感应加热、电炉加热、气相加热、红外线加热、激光加热等。

a.火焰加热：是利用可燃性气体（例如乙炔、丙烷、石油液化气等）吹以氧气或空气点燃后的火焰进行加热.它的加热温度范围宽阔（几百度到3000度），此类加热进行钎焊，工件容易氧化，气体燃烧后的产物是CO2和水，钎焊是非常忌讳此类物资存在的，易产生合金缺陷（例如气孔、空穴、清脆的缺陷）。

b.电阻加热：利用电流通过钎焊接头产生热量熔化焊料，c.感应加热：利用高频和中频感应电流进行加热。

由高频或中频发生器输出的电能经过良好匹配的感应圈给工件进行加热。

这种加热方式和所有的加热方式都不同，不是由环境或介质将热量传给工件，而是由感应圈将高频或中频电能输送给金属工件，在工件中感应产生的涡流发热，因而可以说是用一种自身发热的方法来熔化钎料并使其铺展。

感应钎焊的主要难度在感应线圈（内通冷却水的铜管线圈）的设计和工件间能量传送的匹配。

感应钎焊的优点在能量传输集中，升温极快，可以在一个大型的系统上间隙局部接头的钎焊。

2.几种钎焊方法的优缺点比较如表10各种钎焊工艺方法优缺点的比较表10五.钎焊工艺1.钎焊工艺程序包括的步骤1）工件表面处理，包括除油污，清除过量的氧化皮，有时还需要进行表面镀复工装有利用钎焊的金属。

2）装配和固定，以保证零件间的相互位置不变。