1、 第六章第六章 钎焊连接原理钎焊连接原理6.16.26.36.46.56.66.76.1 钎焊连接的原理及基本特征钎焊连接的原理及基本特征 钎焊原理 但是，钎焊也有它本身的缺点：Contents通常采用机械方法（图锉、磨、喷丸）、物理方法（如超声波清洗）以及化学侵蚀。工程中通常将钎焊按温度分为两类：钎焊前将糊状阻流剂涂在邻近接头的零件表面上。大量试验证明，在常用的平行间隙情况下，液态钎剂或钎料在填缝时不是均匀、整齐地流人间隙，而是以不同的速度、不规则的路线流人间隙的，这是产生不致密性缺陷的根本原因之一。扩散规律由下式确定，即7 钎焊方法与工艺及接头质量控制在实际填缝过程中，液态钎料与固态金属母
2、材间存在着溶解、扩散作用，致使液态钎料的成分、密度、粘度和熔点都发生变化。当焊件被刚性固定或者钎焊加热不均匀时，也容易产生自裂。由此式子可见：母材向钎料的溶解量与母材在钎料中的极限溶解度有关；Cy 母材在液态钎料中的极限溶解度；溶解作用对钎焊的影响：这类钎剂化学活性强、热稳定性好，能有效地去除母材表面的氧化物，促进钎料对母材的润湿，可用于黑色金属和有色金属的钎焊。免清洗钎剂的最大特点是省去了清洗工序，因而减少了与清洗工序相关联的设备、材料、能源和废物处理等方面的费用，有利于降低成本。用高频、中频或工频感应电流作为热源的焊接方法。由有机酸及盐组成的钎剂，一般都溶于水，可采用热水洗涤。在实际填缝过
3、程中，液态钎料与固态金属母材间存在着溶解、扩散作用，致使液态钎料的成分、密度、粘度和熔点都发生变化。采用同轴电缆和分合式感应圈可在远离电源的现场进行钎焊，特别适用于某些大型构件，如火箭上需要拆卸的管道接头的焊接。间隙通常很小，类似毛细管。钎缝中可能出现共晶组织，一方面是钎料本身含有大量的共晶体组织，如铜磷、银铜、铝硅、锡铅等钎料;另一方面是母材与钎料能形成共晶体。工艺孔是为满足工艺上的要求而在接头上开的孔，这对于密闭窗口尤为重要。6.2 液态钎料与固态母材的润湿、铺展及填液态钎料与固态母材的润湿、铺展及填缝缝（2）毛细作用毛细作用（钎料的毛细填隙（钎料的毛细填隙Contents 6.3 金属表
4、面氧化膜的去除机制及钎剂的作用金属表面氧化膜的去除机制及钎剂的作用图6一26示出共晶型料的相图。硼砂、硼酸及其混合物的粘度大、活性温度相当高。（）火焰钎焊(torch brazing;torch soldering)液态钎料与固态母材的润湿、铺展及填缝钎料对母材的铺展填缝是建立在液态钎料对母材固态表面良好的润湿性能之上的。钎焊进行时，液相c顺着钎缝流走，剩下的是组成为s固相，而s只有另外，钎焊温度越高，母材溶解到液相钎料中的数量越多，加之温度升高，溶解速度也增大，促使母材更快的溶解。5%，不出现化合物相，含w（Sn）11.钎剂的作用是去除母材和液态钎料表面上的氧化物，保护母材和钎料在加热过程中
5、不被进一步氧化以及改善钎料在母材表面的润湿性能。3 金属表面氧化膜的去除机制及钎剂的作用(600，10 min,150)具有安全性（少用有毒及重金属）。按熔点：熔点在450以下的称为软钎料，高于450的称为硬钎料（难熔钎料），高于950的称高温钎料。（2）毛细作用（钎料的毛细填隙）因此，钎料成分对溶蚀缺陷有着根本性的影响。钎焊接头强度比较低、耐热能力比较差，由于母材与钎料成分相差较大而引起的电化学腐蚀致使耐蚀力较差及对装配要求比较高等。Cd基钎料：主要为镉银合金，耐热性、抗腐蚀性能好。不等间隙也就是不平行间隙。钎焊时钎缝往往并不光滑，有的钎焊在钎料的流人端留下一个剩余的钎料瘤，有时又会留下一个
6、凹坑，前者称熔析后者称为熔蚀。8搭接加盖板形式 9、10弯边和锁边形式选择钎料时应遵循这样的原则:（4）钎剂去除表面膜的机制33MPa时会挥发而去除;但在真空下，钛的氧化膜在温度高于700时强烈地溶入钛中，这又是氧化膜溶解去除的一个典型例子。弊化合物（脆）、填缝性变差、熔蚀工程中通常将钎焊按温度分为两类：液体沿间隙“上升”的速度与成反比应保证足够的当90、h0，液体沿间隙下降不润湿（水银温度计）。并溶于过量的硼酸配之中。溶解作用对钎焊的影响：7、炉中钎焊(furnace brazing;furnace soldering)（整体加热，变形小，适合于批量生产）图6-7 铝硅钎料钎铝合Dc /Dx
7、 在扩散方向上扩散组分的浓度梯度。但是,由于钎料同母材的成分、熔点有着很大的差别。38管状散热器接头在冷凝时，熔态钎料中的过剩相(与母材同种组元)即沿着母材的某些晶粒为晶核结晶长大。Contents 6.5 钎缝的金相组织钎缝的金相组织 图图6一一8 1000时纯银钎焊铜时纯银钎焊铜 的钎缝组织的钎缝组织 图图6-9 用用AI-Si 共晶钎料钎焊铝时的钎缝结构共晶钎料钎焊铝时的钎缝结构 16 为钎缝上依次截取的部分结构为钎缝上依次截取的部分结构 钎焊温度钎焊温度600 钎缝流长钎缝流长200mm Contents 6.6 钎料、钎剂及其选用钎料、钎剂及其选用1、适用于钎焊某些受焊件形状、尺寸及
8、设备等限制而不能用其它方法钎焊的焊件钎缝中可能出现共晶组织，一方面是钎料本身含有大量的共晶体组织，如铜磷、银铜、铝硅、锡铅等钎料;另一方面是母材与钎料能形成共晶体。（）火焰钎焊(torch brazing;torch soldering)采用同轴电缆和分合式感应圈可在远离电源的现场进行钎焊，特别适用于某些大型构件，如火箭上需要拆卸的管道接头的焊接。铜磷钎料：主要用于钎焊铜和铜合金，在电机制造和制冷当cos为负值时，即90180，这时可认为液体不能润湿固体。在实际填缝过程中，液态钎料与固态金属母材间存在着溶解、扩散作用，致使液态钎料的成分、密度、粘度和熔点都发生变化。（2）毛细作用（钎料的毛细填
9、隙）因此，分析钎焊接头缺陷的成因，制定防止措施，是钎焊质量控制的经常性工作。当90、h0，液体沿间隙下降不润湿（水银温度计）。图6-6 用黄铜钎焊铜时的接头金相组织钎焊时，只有在液态钎料能充分润湿母材的条件下（液面“上升”），钎料才能填满钎缝。38管状散热器接头含氟硼酸钾或氟化镓的硬钎剂（如剂102）残渣可用水煮或在柠檬酸热水中清除。In（铟）基钎料；S 扩散面积；c)管或棒与板的接头形式钎焊材料包括钎料和钎剂。氯化锌水溶液是最常用的腐蚀性软钎剂。但在氧化物为主的铝钎剂中氟化物含量很低，因此铝氧化膜在氧化物钎剂中的溶解作用决非主要的。利用熔点比母材（被钎焊材料）熔点低的填充金属（称为钎料或焊料
10、），在低于母材熔点、高于钎料熔点的温度下，利用液态钎料在母材表面润湿、铺展和在母材间隙中填缝，与母材相互溶解与扩散，而实现零件间的连接的焊接方法。3 金属表面氧化膜的去除机制及钎剂的作用（1）软钎料 （2）硬钎料）硬钎料（2）硬钎料 硬钎料由于强度相对较高，可用于钎焊受力构件。硬钎料由于强度相对较高，可用于钎焊受力构件。硬钎料包括：硬钎料包括：钎焊带钎焊带无机软钎剂无机软钎剂（腐蚀性软钎剂）（腐蚀性软钎剂）腐蚀性软钎剂由无机酸或（和）无机盐组成。这类钎剂腐蚀性软钎剂由无机酸或（和）无机盐组成。这类钎剂化学活性强、热稳定性好，能有效地去除母材表面的氧化学活性强、热稳定性好，能有效地去除母材表面的
11、氧化物，促进钎料对母材的润湿，可用于黑色金属和有色化物，促进钎料对母材的润湿，可用于黑色金属和有色金属的钎焊。但残留钎剂对钎焊接头具有强烈的腐蚀性，金属的钎焊。但残留钎剂对钎焊接头具有强烈的腐蚀性，钎焊后的残留物必须彻底洗净。钎焊后的残留物必须彻底洗净。氯化锌水溶液是最常用的腐蚀性软钎剂。氯化锌水溶液是最常用的腐蚀性软钎剂。各种软硬钎料钎焊熔剂焊材各种软硬钎料钎焊熔剂焊材Contents （3）浸渍钎焊）浸渍钎焊(dip brazing;dip soldering)5、电阻钎焊、电阻钎焊(resistance brazing)真空钎焊系统真空钎焊系统铝钎焊炉铝钎焊炉8、其它钎焊形式：、其它钎焊
12、形式：气相钎焊、接触反应钎焊（气相钎焊、接触反应钎焊（contact-reaction brazing）、超声波）、超声波钎焊（钎焊（ultrasonic soldering）、扩散钎焊（）、扩散钎焊（diffusion brazing）、）、光学钎焊（光学钎焊（light soldering；light brazing）、（）、（infra-red brazing；infra-red soldering）、电弧钎焊等。）、电弧钎焊等。管道高温感应钎焊管道高温感应钎焊电弧钎焊焊缝电弧钎焊焊缝（2）钎焊的各种接头形式）钎焊的各种接头形式 选择钎料时应遵循这样的原则:图6一8 1000时纯银钎焊铜
13、其次，钎焊工艺参数(加热温度、保温时间和加热速度)、钎料用量等均将对能否发生溶蚀现象有较大的影响。焊后工件上常残存大量的钎剂，清洗工作量大。含氟硼酸钾或氟化镓的硬钎剂（如剂102）残渣可用水煮或在柠檬酸热水中清除。S 液、固相的接触面积；免清洗钎剂的最大特点是省去了清洗工序，因而减少了与清洗工序相关联的设备、材料、能源和废物处理等方面的费用，有利于降低成本。从以上分析来看，在一般钎焊过程中，尤其对较大钎接面的接头，要完全消除这类缺陷是很困难的。固溶体组织是具有良好的强度和塑性，对接头性能是有利的。钎焊时，只有在液态钎料能充分润湿母材的条件下（液面“上升”），钎料才能填满钎缝。锌等表面通常存在S
14、n(OH)2或Zn(OH)2等。（7）鉴于钎焊对热源要求较低，工艺过程较为简单，故极易实现生产过程的自动化，保证了焊件有更高的可靠性；当90、h0，液体沿间隙下降不润湿（水银温度计）。通常采用机械方法（图锉、磨、喷丸）、物理方法（如超声波清洗）以及化学侵蚀。这种方法加热均匀、迅速、温度控制较为准确，适合于大批量生产和大型构件的焊接。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）是最常用的非腐蚀性软钎剂。(2)清除氧化物钎焊前，零件表面的氧化物可用机械方法、化学浸蚀法和电化学浸蚀方法进行。钎焊时，只有在液态钎料能充分润湿母材的条件下（液面“上升”），钎料才能填满钎缝。如：HLAg
15、Cu26-4在实际填缝过程中，液态钎料与固态金属母材间存在着溶解、扩散作用，致使液态钎料的成分、密度、粘度和熔点都发生变化。图6一26示出共晶型料的相图。d)d)线接触钎焊的接头形式线接触钎焊的接头形式 e)e)管件钎焊的接头形式管件钎焊的接头形式 a)a)重力定位重力定位 b)b)紧配合紧配合 c)c)滚花滚花 d)d)翻边翻边 1 1、2 2环状钎料的合理放置环状钎料的合理放置 3 3、4 4防止沿法兰平面流失的放置防止沿法兰平面流失的放置5 5、6 6钎料紧贴接头的放置钎料紧贴接头的放置 7 7、8 8接头上开出钎料放置槽接头上开出钎料放置槽 6.7.3 钎焊接头缺陷成因及质量控制钎焊接
16、头缺陷成因及质量控制 由于晶界的强度低，液态黄铜就沿着开裂的晶界渗人。所以裂缝都由于晶界的强度低，液态黄铜就沿着开裂的晶界渗人。所以裂缝都是沿晶界分布的。是沿晶界分布的。为了消除自裂，从减小内应力出发可以采用以下措施为了消除自裂，从减小内应力出发可以采用以下措施:(1)采用退火材料代替淬火材料采用退火材料代替淬火材料;(2)有冷作硬化的焊件预先进行退火处理有冷作硬化的焊件预先进行退火处理;(3)减小接头的刚性，使接头在加热时尽量能自由膨胀和收缩减小接头的刚性，使接头在加热时尽量能自由膨胀和收缩;(4)降低加热速度，尽量减少产生热应力的可能性降低加热速度，尽量减少产生热应力的可能性;或采用均匀或采用均匀加热的钎焊方法，如炉中钎焊等。这不但可减小热应力，而且由冷加热的钎焊方法，如炉中钎焊等。这不但可减小热应力，而且由冷作硬化等造成的内应力也可以在加热过程中消除作硬化等造成的内应力也可以在加热过程中消除;本章小结本章小结LOGOLOGO 6.3 金属表面氧化膜的去除机制及钎剂的作用金属表面氧化膜的去除机制及钎剂的作用LOGO LOGO（3）浸渍钎焊）浸渍钎焊(dip brazing;dip soldering)LOGOLOGOLOGOLOGO
