钎焊基础知识

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1、钎焊的基本概念、特点•钎焊定义：加热到钎料熔化、母材不熔化的某一温度，液态钎料在母材表面或间隙中润湿、铺展、毛细流动填缝、同时母材与钎料之间的溶解、扩散，最终凝固结晶实现冶金连接(原子间结合)的一种材料连接方法。与熔焊、压焊不同之处是母材处于固相，只有焊料熔化。•钎焊的优点：1、钎焊加热温度较低，对母材组织和性能的影响较小；2、钎焊接头平整光滑，外形美观；3、焊件变形较小，容易保证焊件的尺寸精度；4、某些钎焊方法一次可焊成几十条或成百条钎缝，生产率高；5、可以实现异种金属或合金、金属与非金属的连接。∑钎焊的缺点：1、

2、钎焊接头强度比较低，一般要求钎焊接头是母材料厚的3倍；2、耐热性能较母材差（一些镍基钎料可与母材等高温强度）；3、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装配要求比较高等。一般钎焊按使用钎料的不同分为：软钎焊——钎料液相线温度低于450℃；硬钎焊——钎料液相线温度高于450℃。某些国家将钎焊温度>900℃而又不使用钎剂的钎焊方法（如真空钎焊、气体保护钎焊）称作高温钎焊。钎焊基本原理•钎焊过程与以下物理化学现象的综合作用有关：1.固相、液相、气相间进行的还原和分解2.润湿和毛细流动、扩散和溶解3.固

3、化和强度的吸附降低4.蒸发和升华等。--母材与钎料元素的电子结构、原子半径比、电负性状态、化合价和离子化趋势是决定形成接头时固液金属间相互作用性质的主要因素。•钎焊可分为三个基本过程：一是钎剂的熔化及填缝过程，预置的钎剂在加热熔化后流入母材间隙，并与母材表面氧化物发生物理化学作用，从而去除氧化膜、清洁母材表面，为钎料填缝创造条件。二是钎料的熔化及填满钎缝的过程，随着加热温度的继续升高，钎料开始熔化并润湿、铺展，同时排除钎剂残渣；三是钎料同母材相互作用过程，在熔化的钎料作用下，小部分母材金属原子溶解于钎料，同时钎料原子

4、扩散进入到母材当中，在固液界面还会发生一些复杂的化学反应。当钎料填满间隙、保温一定时间后，开始冷却凝固形成钎焊接头。金属氧化膜的去除在常规环境条件下，母材（固态金属）和钎料（固态或熔融状态）的表面上都覆盖一层表面膜。习惯上，统称为氧化膜。这主要是因为这层表面膜的主体是金属氧化物，如亲氧的铝、钛、铬、铍等金属表面上就存在一层致密的氧化膜，而铜、铁等金属除与氧结合形成氧化物之外，还与二氧化碳有较强的亲和力，因而在此类金属的表面上除氧化物之外，还常存在有碱式碳酸盐。两性金属如锡、锌等的表面上还可能形成氢氧化物，如Sn(OH

5、)2或Zn(OH)2等。氧化膜的结构决定膜的致密度，而膜的致密度决定着对金属的保护程度。一般来说，结晶度低或者是无定形结构的表面膜具有较大的致密度，如铝合金表面的γ-Al2O3，铁表面的Fe3O4、铜表面的Cu2O等都具有低的结晶度和高的致密度，因而其能够完善地保护金属免于进一步氧化。而某些金属表面的氧化膜比较疏松，不能完全隔绝空气，因而随着时间的延长，氧化膜的厚度会持续增加。金属表面的氧化膜厚度常常是不均匀的。一般在晶界处的膜较厚，而晶粒中心部位较薄。合金表面的氧化膜的情况更为复杂，合金中有利于降低表面能能氧表的组

6、元以及亲氧组元会不断向表面扩扩散，参参表氧膜与表面氧化膜的形成，因而使合金表面氧化膜的情况更加复杂化。如在含镁的铝合金中，尽管镁的含量很少，但在表面膜中仍明显存在MgAlO4相；在Sn-Pb合金中加入微量的Ga镓，在其表面膜中检测出的Ga含量却比体内高出近2000倍；而含Al或Ti的铁（镍）合金的表面膜基本上是由Al或Ti的氧化物组成。合金表面的氧化膜与基体金属的结合强度往往比纯金属与其表面膜的结合牢固得多。真空钎焊炉中去膜①真空状态降低了钎焊区的氧分压，导致了氧化物的分解；下表为738°C下的分解压金属氧化物分解压

7、（Pa）金属氧化物分解压（Pa）CuO480CrO10-1723NiO10-3MnO10-17FeO10-7BO10-182323MoO10-7VO10-18225WO10-8TiO10-2222SiO10-11AlO10-27223②金属氧化物及其合金的挥发，破坏了表面的氧化膜，下表为10-2Torr真空度挥发温度元素挥发温度℃元素挥发温度℃元素挥发温度℃Cd180Ag848Fe1194Zn248Sn922Ti1249Mg332Cr992Ni1257Li377Ge996Pd1271Bi536Be1029Co1362

8、Pb546Cu1035V1584In746Si1115Mo2093Mn790B1140Nb2355Al808Au1190W2760在10-2Torr，MnO在600℃挥发，WO：800℃，NiO：1070℃,VO和MoO：1000-222521200℃真空钎焊炉中去膜③表面氧化膜被母材中的合金元素还原而去除，如铝合金真空钎焊。④氧化膜被母材或钎