2017-07-31 釬焊

正確地選用釬料是保證獲得優(yōu)質(zhì)釬焊接頭的關(guān)鍵，應(yīng)從釬料和母材的相互匹配、釬焊件的使用工況要求、現(xiàn)有設(shè)備條件以及經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行綜合考慮來(lái)確定。

釬料的分類(lèi)

1按照釬料的熔化溫度范圍分

        （1）熔點(diǎn)低于450℃的釬料稱為軟釬料如稼基、錫基、鉛基、鋅基等合金。

        （2）熔點(diǎn)高于450`C的釬料稱為硬釬料（俗稱難熔釬料）如鋁基、銅基、銀基、錳基、金基、鎳基等合金。

2按照釬料的主要合金元素分

釬料按其主要合金元素可分為銀基、銅基、錫基、鉛基、鋁基等釬料。

3按照釬料的制成形狀分

釬料按其制成形狀可分為絲、棒、片、箔、粉狀或特殊形狀釬料（例如環(huán)形釬料或膏狀釬料等）。

4按使用時(shí)是否需要添加釬劑來(lái)分

按使用時(shí)是否需要添加釬劑來(lái)看，有自釬劑和添加釬劑之分。自釬劑釬料(self fluxing brazing alloy)是指不需要使用釬劑便能直接進(jìn)行釬焊的釬料。屬于一種特殊的金屬連接材料。在這類(lèi)釬料中含有能起到釬劑作用的元素。自釬劑釬料通常有兩大類(lèi)：一類(lèi)為含磷的銅磷釬料和銅銀磷釬料；另一類(lèi)為含鋰的銅基和銀基釬料。

釬料的特性

選擇釬料之前，必須了解和評(píng)估釬料的三個(gè)基本特性：物理性能，熔化過(guò)程和可以采用的形式。

釬料的物理性能基于其冶金組成。（釬料一般是合金，是由兩種或多種“純”金屬制成的。）這些組分確定了這種釬料是否與被連接的金屬匹配—能濕潤(rùn)母材，流過(guò)接頭區(qū)，并且不生成有害的冶金組分。另外，由于生產(chǎn)需要可能要求特別的性能。 例如，如果是真空釬焊，就要求釬料沒(méi)有任何易揮發(fā)元素，如鎘或鋅。如一些電子元件就需要非常高純度的釬料。而抗腐蝕的接頭需要釬料既要抗腐蝕，又要與被連結(jié)的母材和諧共存。

釬料的熔化過(guò)程也是基于冶金組成。由于大多數(shù)釬料是合金，它們一般不像純金屬熔化那樣，從固態(tài)到液態(tài)是同一個(gè)溫度。但是，有一個(gè)非常重要的例外。有一種合金，稱為共晶體，它們也像純金屬那樣熔化。銀一銅合金，72%銀，28%銅。這種釬料在一個(gè)單一的溫度780℃完全熔化。用冶金術(shù)語(yǔ)來(lái)講就是，其熔點(diǎn)（固相點(diǎn)）和流態(tài)點(diǎn)（液相點(diǎn)）是相同的。

注意，在72%銀，28%銅組分時(shí)，液相線溫度和固相線溫度是相同的，而這種共晶組分左邊或右邊的合金不是直接從固態(tài)到液態(tài)的，而是經(jīng)過(guò)一個(gè)“糊狀的”范圍-這兒合金是固相和液相共存。這個(gè)范圍是“固相點(diǎn)”溫度與“液相點(diǎn)”溫度之差。“固相點(diǎn)”溫度是合金完全固化的最高溫度，即當(dāng)合金加熱時(shí)從這一點(diǎn)開(kāi)始熔化?！耙合帱c(diǎn)”溫度是合金完全為液態(tài)的溫度（即當(dāng)合金冷卻時(shí)，從這一點(diǎn)開(kāi)始固化）。

在所有的釬焊應(yīng)用中，釬焊釬料的“液相點(diǎn)溫度”是一個(gè)非常重要的溫度。由于在釬焊中，你決不想--或不需要熔化母材，你就應(yīng)該選擇一種釬料，它的液相點(diǎn)溫度比兩種母材的固相點(diǎn)溫度都低。 還有一些釬焊，必須特別考慮液相點(diǎn)因素。例如，當(dāng)分步釬焊一個(gè)組件時(shí)，即在先前釬焊過(guò)的接頭附近再釬焊。第二次釬焊操作不能擾亂第一次的接頭。防止的方法就是再用另一種釬料。使得第二次接頭的釬料的液相點(diǎn)溫度比第一次接頭使用的釬料的液相點(diǎn)溫度低。這種方法確保當(dāng)進(jìn)行第二次釬焊時(shí)第一次的接頭不被熔化。

 常見(jiàn)釬料形式有絲、片、線、環(huán)、粉、膏、箔、預(yù)成型、帶芯等，可根據(jù)待焊工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具體采用的釬焊方法和釬焊生產(chǎn)效率要求等來(lái)確定適當(dāng)?shù)拟F料形式。

釬料的選用方法

選用釬料時(shí)主要考慮母材的特點(diǎn)和對(duì)接頭性能的要求，一般來(lái)說(shuō)應(yīng)綜合考慮以下因素：

（1）釬料應(yīng)具有合適的熔化溫度范圍，至少應(yīng)比母材的熔化溫度范圍低幾十度。

（2）在釬焊溫度下，應(yīng)具有良好的潤(rùn)濕性，以保證充分填滿釬縫間隙。

（3）釬料與母材應(yīng)有擴(kuò)散作用，以使其形成牢固的結(jié)合。

（4）釬料應(yīng)具有穩(wěn)定和均勻的成分，盡量減少釬焊過(guò)程中合金元素的損失

（5）所獲得的釬焊接頭應(yīng)符合產(chǎn)品的技術(shù)要求，滿足力學(xué)性能、物理化學(xué)性能、使用性能方面的要求。

（6）釬料的經(jīng)濟(jì)性要好。應(yīng)盡量少含或不含稀有金屬和貴重金屬。還應(yīng)保證釬焊的生產(chǎn)率要高。

（7）釬料應(yīng)具有加工變形能力，以便于制成各種形狀。

釬料的種類(lèi)繁多，使用過(guò)程中的影響因素也很多。新型釬焊材料技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任龍偉民研究員曾總結(jié)出一個(gè)實(shí)用表格：

釬料的選型主要依據(jù)

上圖是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)出的釬料與母材的匹配優(yōu)先選用的順序。

從原則上來(lái)說(shuō)，選用釬料應(yīng)從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮。

   （1）釬料與母材的匹配

    對(duì)于確定的母材，所選用的釬料應(yīng)具有適當(dāng)?shù)娜埸c(diǎn)，對(duì)母材有良好的潤(rùn)濕性和填縫能力。與母材相互作用能產(chǎn)生有益的結(jié)果，能避免形成脆性的金屬間化合物。

   （2）釬料與釬焊方法的匹配

    不同的釬焊方法對(duì)釬料性能的要求不同，如采用火焰釬焊時(shí)，釬料的熔點(diǎn)應(yīng)與母材的熔點(diǎn)相差盡可能大，避免可能產(chǎn)生的母材局部過(guò)熱、過(guò)燒或熔化等；采用電阻釬焊方法時(shí)，希望釬料的電阻率比木材的電阻率大一些，以提高加熱效率；爐中釬焊時(shí)釬料中易揮發(fā)元素的含量應(yīng)較少，保證在相對(duì)較長(zhǎng)的釬焊時(shí)間內(nèi)不會(huì)因?yàn)楹辖鹪氐膿]發(fā)而影響到釬料的性能。

   （3）保證滿足使用要求

    不同產(chǎn)品在不同的工作環(huán)境和使用條件下對(duì)釬焊接頭性能的要求不同，這些要求可能涉及導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、工作溫度、力學(xué)性能、密封性、抗氧化性、耐腐蝕性等，選擇釬料時(shí)應(yīng)著重考慮其主要的使用要求。釬焊接頭最常見(jiàn)的使用要求是強(qiáng)度、抗氧化性和耐腐蝕性，有疑問(wèn)時(shí)可取些試樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定接頭是否滿足必要的工作時(shí)間、溫度和強(qiáng)度的要求。

   （4）釬焊結(jié)構(gòu)要求

          釬焊結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性有時(shí)需要將釬料預(yù)先加工成形，如制成環(huán)狀、墊圈、墊片狀、箔材和粉末等形式，預(yù)先放置在釬焊間隙中或其附近。因此，在選用釬料時(shí)要充分考慮其加工性能是否可以制成所需要的形式。

   （5）生產(chǎn)成本

    包括釬料的成本、成形加工成本和釬焊方法及設(shè)備投資等方面的成本。生產(chǎn)批量不大時(shí)，優(yōu)先考慮產(chǎn)品的性能和質(zhì)量；大批量生產(chǎn)中釬料成本的降低具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。

         正確地選用釬料是保證獲得優(yōu)質(zhì)釬焊接頭的關(guān)鍵，應(yīng)從釬料和母材的相互匹配、釬焊件的使用工況要求、現(xiàn)有設(shè)備條件以及經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行綜合考慮來(lái)確定。

從工況情況考慮

    主要是依據(jù)焊件的工作溫度和載荷大小，一般原則如下。

    （1）300℃以下低載荷接頭，優(yōu)先選用銅基釬料。對(duì)于長(zhǎng)接頭要求改善間隙填充性能時(shí)，可選用在銅中加入少量硼的Cu-Ni-B釬料。

       （2）在300～400℃之間工作的低載荷接頭，選用銅基釬料和銀基釬料：其中銅基釬料比較便宜，應(yīng)優(yōu)先選用。

       （3）在400～600℃之間工作的抗氧化、耐腐蝕、高應(yīng)力的接頭，選用錳基、鈀基、金基或鎳基釬料。在重要部件上最好選用Au-22Ni-6Cr或Au-18Ni釬料，釬焊工藝性能好，釬焊溫度適中（980～1050℃），獲得的接頭綜合力學(xué)性能極佳。

        （4）在600～800℃之間工作的接頭，選用鈀基、鎳基、鈷基釬料。優(yōu)先使用流動(dòng)性好的Ni-Cr-B-Si系釬料。但因這種釬料含硼量較高，不適用于厚度小于0.5mm的零件。

        （5）在800℃以上工作的接頭，可選用鎳基釬料和鈷基釬料；但其中含磷的鎳基釬料和Ni-Cr-B-Si系釬料不宜選用，因其強(qiáng)度和抗氧化性能難以滿足要求。

從接頭的特定使用要求出發(fā)

可作如下選擇。

       （1）耐腐蝕、抗氧化接頭，通常選用金基、銀基、鈷基、鈀基、鎳基或鈦基釬料。

       （2）從強(qiáng)度考慮，一般由高到低的順序是：鈷基、鎳基、鈀基、鈦基、金基、錳基、銅基、銀基、鋁基。

       （3）從電性能方面考慮，通常選用金基、銀基、銅基、鋁基釬料。在均能滿足要求的前提下，優(yōu)先選用價(jià)格便宜的銅基釬料。

       （4）對(duì)于特殊要求的焊件，要根據(jù)具體要求選用釬料。例如，在核工業(yè)中使用的釬料不允許含硼，因?yàn)榕饘?duì)中子有吸收作用。

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