各种材料的真空钎焊

1、各种材料的真空钎焊一、碳钢和低合金钢的钎焊1、钎焊材料(1)钎料 碳钢和低合金钢的钎焊包括软钎焊和硬钎焊。软钎焊中应用量 广的钎料是锡铅钎料，这种钎料对钢的润湿性随含锡量的增加而提高，因而对密 圭寸接头宜采用含锡量高的钎料。锡铅钎料中的锡与钢在界面上可能形成 FeS n2金 属间化合物层，为避免该层化合物的形成， 应适当控制钎焊温度和保温时间。 几 种典型的锡铅钎料钎焊的碳钢接头的抗剪强度如表1所示，其中以w(Sn)为50%的钎料钎焊的接头强度最高，不含锑的钎料所焊的接头强度比含锑的高。表1锡铅钎料钎焊的碳钢接头的抗剪强度钎料牌号卩B-Ag25CuZnB-AglSCuZnB-A&SOC

2、uZn*3B-AgCuZnCd抗剪强度/MF步-199197-201*3203+-抗拉强度/肝荻站5=3込377382碳钢和低合金钢硬钎焊时，主要采用纯铜、铜锌和银铜锌钎料。 纯铜熔点高，钎焊时易使母材氧化，主要用于气体保护钎焊和真空钎焊。 但应注意的是钎焊接头间隙宜小于 0.05mm以免产生因铜的流动性好而 使接头间隙不能填潢的问题。用纯铜钎焊的碳钢和低合金钢接头具有较 高的强度，一般抗剪强度在 150215MPa而抗拉强度分布在170 340MPa之 间。与纯铜相比，铜锌钎料因Zn的加入而使钎料熔点降低。为防止 钎焊时Zn的蒸发，一方面可在铜锌钎料中加入少量的Si ;另一方面必须采用快速加

3、热的方法，如火焰钎焊、感应钎焊和浸沾钎焊等。采用铜锌钎料钎焊的碳钢和低合金钢接头都具有较好的强度和塑性。例如用B-Cu62Zn钎料钎焊的碳钢接头抗拉强度达 420MPa抗剪强度达290MPa银铜站钎料的熔点比铜锌钎料的熔点还低，便于针焊的操作。这种钎料 适用于碳钢和低合金钢的火焰钎焊、感应钎焊和炉中钎焊，但在炉中钎 焊时应尽量降低Zn的含量，同时应提高加热速度。采用银铜锌钎料钎 焊碳钢和低合金钢，可获得强度和塑性均较好的接头，具体数据列于表 2中。表2银铜锌钎料钎焊的低碳钢接头的强度钎料牌号卫B-Ag25CuZnB-AglSCuZnE"Ag50CuZnB-AgCuZnCd*3抗剪强度

4、/MF步19919D201*3203+1抗拉强度/貯誉站5=3込377*-386（2）钎剂钎焊碳钢和低合金钢时均需使用钎剂或保护气体。钎 剂常按所选的钎料和钎焊方法而定。当采用锡铅钎料时，可选用氯化锌 与氯化铵的混合液作钎剂或其他专用钎剂。这种钎剂的残渣一般都具有 很强的腐蚀性，钎焊后应对接头进行严格清洗。采用铜锌钎料进行硬钎焊时，应选用FB301或FB302钎剂，即硼砂或硼砂与硼酸的混合物；在火焰钎焊中，还可采用硼酸甲酯与甲酸 的混合液作钎剂，其中起去膜作用的是B2O3蒸气。当采用银铜锌钎料时，可选择 FB102、FB103和FB104钎剂，即硼砂、硼酸和某些氟化物的混合物。这种钎剂的残渣具

5、有一定的腐蚀性, 钎焊后应清除干净。2 、钎焊技术采用机械或化学方法清理待焊表面、确保氧化膜和有机物彻底 清除。清理后的表面不宜过于粗糙，不得粘附金属屑粒或其他污物。采用各种常见的钎焊方法均可进行碳钢和低合金钢的钎焊。火 焰钎焊时，宜用中性或稍带还原性的火焰，操作时应尽量避免火焰直接 加热钎料和钎剂， 感应钎焊和浸沾钎焊等快速加热方法非常适合于调质 钢的钎焊，同时宜选择淬火或低于回火的温度进行钎焊，以防母材发生 软化。保护气氛中钎焊低合金高强钢时，不但要求气体的纯度高，而且 必须配用气体钎剂才能保证钎料在母材表面上的润湿和铺展。钎剂的残渣可以采取化学或机械的方法来清除。有机钎剂的残 渣可用汽油

6、、酒精、丙酮等有机溶剂擦拭或清洗；氯化锌和氯化铵等强 腐蚀性钎剂的残渣，应先在 NaOH水溶液中中和，然后再用热水和冷水 清洗；硼酸和硼酸钎剂的残渣不易清除，只能用机械方法或在涨水中长 时间浸煮解决。二、工具钢和硬质合金的钎焊1 、钎焊材料（1）钎料 钎焊工具钢和硬质合金通常采用纯铜、铜锌和银铜钎 料。纯铜对各种硬质合金均有良好的润湿性，但需在氢的还原性气氛中 钎焊才能得到最佳效果。同时，由于钎焊温度高，接头中的应力较大， 导致裂纹倾向增大。采用纯铜钎焊的接头抗剪强度约为 150MPa接头塑 性也较高，但不适用于高温工作。铜锌钎料是钎焊工具钢和硬质合金最常用的钎料。为提高钎料 的润湿性和接头的

7、强度，在钎料中常添加Mn、 Ni 、Fe 等合金元素。例如B-Cu58ZnMr中就加有w（Mn）4%使硬质合金钎焊接头的抗剪强度在室 温达到300320MPa在320C时仍能维持 220240MPa在B-Cu58ZnMn 的基础上加入少量的Co,可使钎焊接头的抗剪强度达到350MPa并且具有较高的冲击韧度和疲劳强度， 显著提高了刀具和凿岩工具的使用寿 命。银铜钎料的熔点较低，钎焊接头产生的热应力较小，有利于降 低硬质合金钎焊时的开裂倾向。 为改善钎料的润湿性并提高接头的强度 和工作温度， 钎料中还常添加 Mn、Ni 等合金元素。例如 B-Ag50CuZnCdNi 钎料对硬质合金的润湿性极好，钎

8、焊接头具有良好的综合性能。除上述3种类型的钎料外，对于工作在500C以上且接头强度要 求较高的硬质合金，可以选用Mn基和Ni基钎料，如B-Mn50NiCuCrCo和 B-Ni75CrSiB 等。对于高速钢的钎焊,应选择钎焊温度与淬火温度相 匹配的专用钎料,这种钎料分为两类,一类为锰铁型钎料,主要由锰铁 及硼砂组成，所钎焊的接头抗剪强度一般为100MPa左右，但接头易出现裂纹；另一类含Ni、Fe、Mn和Si的特殊铜合金，用它钎焊的接头不 易产生裂纹,其抗剪强度能提高到300MPa。（2）钎剂和保护气体 钎剂的选择应与所焊的母材和所选的钎料 相配合。工具钢和硬质合金钎焊时, 所用的钎剂主要以硼砂和

9、硼酸为主, 并加入一些氟化物（KF、NaF、CaF2等）。铜锌钎料配用 FB301、FB302 和FB105钎剂，银铜钎料配用FB101FB104钎剂。采用专用钎料钎焊高速钢时，主要配用硼砂钎剂。为了防止工具钢在钎焊加热过程中的氧化和免除钎焊后的清 理，可以采用气体保护钎焊。保护气体可以是惰性气体，也可以是还原 性气体，要求气体的露点应低于-40C .硬质合金可在氢所保护下进行钎 焊，所需氢气的露点应低于-59C。2 、钎焊技术工具钢在钎焊前必须进行清理，机械加工的表面不必太光滑以 便于材料和钎剂的润湿和铺展。硬质合金的表面在钎焊前应经喷砂处 理，或用碳化硅或金刚石砂轮打磨，清除表面过多的碳，

10、以便于钎焊时 被钎料所润湿。含碳化钛的硬质合金比较难润湿，通过在其表面上新途 径敷氧化铜或氧化镍膏状物， 并在还原性气氛中烘烤使铜或镍过渡到表 面上去，从而增加强钎料的润湿性。碳素工具钢的钎焊最好在淬工序前进行或者同时进行。如果在 淬火工序前进行钎焊，所用钎料的固相线温度应高于淬火温度范围，以 使焊件在重新加热到淬火温度时仍然具有足够高的强度而不致失效。 当 钎焊和淬火合并进行时，选用固相线温度接近淬火温度的钎料。合金工具钢的成分范围很宽， 应根据具体钢种确定适宜的钎料、 热处理工序以及将钎焊和热处理工序合并的技术， 从而获得良好的接头 性能。高速钢的淬火温度一般高于银铜和铜锌钎料的熔化温度，

11、因此 需在钎焊前进行淬火，并在二次回火期间或之后进行钎焊。如果必须在 钎焊后进行淬火，只能选用前述的专用钎料进行钎焊。钎焊高速钢刀具时采用焦炭炉比较合适，当钎料熔化后，取出刃具并立即加压，挤出多余的钎料，再进行油淬，然后在 550570C回火。硬质合金刀片与钢制刀杆钎焊时，宜采取加大钎缝间隙和在钎 缝中施加塑性补偿垫片的方法，并在焊后进行缓冷，以减小钎焊应力， 防止裂纹产生，延长硬质合金刀具组件的使用寿命。纤焊后，焊件上的钎剂残渣先用热水冲洗或用一般的除渣混合 液清洗，随后用合适的酸洗液酸洗，以清除基体刀杆上的氧化膜。但注 意不要使用硝酸溶液，以防腐蚀钎缝金属。三、铸铁的钎焊1 、钎焊材料(1

12、) 钎料 铸铁钎焊主要采用铜锌钎料和银铜钎料，常用的铜锌 钎料牌号为 B-Cu62ZnNiMuSiR B-Cu60ZuSnF和 B-Cu58ZnFeF等，所钎 焊的铸铁接头抗拉强度一般达到 120150MPa在铜锌钎料的基础上， 添加Mn Ni、Sn和Ai等元素，可使钎焊接头与母材等强度。银铜钎料的熔化温度低，钎焊铸铁时可避免产生有害的组织，钎焊接头的性能好，尤其是含 Ni的钎料，如B-Ag50CuZnCdN和 B-Ag40CuZnSnNi等，增强了钎料与铸铁的结合力， 特别适合于球墨铸铁 的钎焊，可使接头与母材等强度。(2) 钎剂 采用铜锌钎焊铸铁时，主要配用FB301和FB302钎剂, 即

13、硼砂或硼砂与硼酸的混合物。此外，采用H3BO340、%Li2CO316%、 Na2CO324%NaF7.4%和 NaC112.6%S成的钎剂效果更好。采用银铜钎料钎焊铸铁时，可选择 FB101和FB102等钎剂，即硼砂、硼酸、氟化钾和氟硼酸钾的混合物2 、钎焊技术钎焊铸铁前，应仔细清除铸件表面上的石墨、氧化物、砂子及 油污等杂物。清除油污可采用有机溶剂擦洗的方法，而石墨、氧化物的 清除可采用喷砂或喷丸等机械方法，也可采用电化学方法。此外，还可 用氧化火焰灼烧石墨而将其去除。钎焊铸铁可采用火焰、炉中或感应等加热方法、由于铸铁表面 上易形成SiO2,使保护气氛中的钎焊效果不好，帮一般都使用钎剂进行

14、 钎焊。用铜锌钎料钎焊较大的工件时，应先在清理好的表面上撒一层钎 剂，然后把工件放进炉中加热或用焊炬加热。当工件加热到800C左右时，再加入补充钎剂，并把它加热到钎焊温度，再用针料在接头边缘刮 擦，使钎料熔化填入间隙。为了提高钎缝强度，钎焊后要在700750C 进行 20min 的退火处理，然后进行缓慢冷却。钎焊后过剩的钎剂及残渣采用温水冲洗即可清除。如果难以去 除，则可先用 10%的硫酸水溶液或 5%10%的磷酸水溶液清洗，然后再 用清水洗净。四、不锈钢的钎焊1 、钎焊性不锈钢钎焊中的首要问题是表面存在的氧化膜严重影响钎料的 润湿和铺展。各种不锈钢中都含有相当数量的Cr，有的还含有Ni、Ti

15、、Mn Mo Nb等元素，它们在表面上能形成多种氧化物甚至复合氧化物。 其中，Cr和Ti的氧化物Cr2O3和TiO2相当稳定，较难去除。在空气中 钎焊时，必须采用活性强的钎剂才能去除它们；在保护气氛中钎焊时， 只有在低露点的高纯气氛和足够高的温度下，才能将氧化膜还原；真空 钎焊时，必须有足够高的真空度和足够高的温度才能取得良好的钎焊效 果。不锈钢钎焊的另一个问题是加热温度对母材的组织有严重影响。奥氏体不锈钢的钎焊加热温度不应高于 1150C,否则晶粒将严重长 大；若奥氏体不锈钢不含稳定元素 Ti或Nb而含碳量又较高，还应避免 在敏化温度（500850C）内钎焊。以防止因碳化铬的析出而降低耐蚀

16、性能。马氏体不锈钢的钎焊温度选择要求更严，一种是要求钎焊温度与 淬火温度相匹配，使钎焊工序与热处理工序结合在一起；另一种是要求 钎焊温度低于回火温度，以防止母材在钎焊过程中发生软化。沉淀硬化 不锈钢的钎焊温度选择原则与马氏体不锈钢相同， 即钎焊温度必须与热 处理制度相匹配，以获得最佳的力学性能。除上述两个主要问题外，奥氏体不锈钢钎焊时还有应力开裂倾 向，尤其是采用铜锌钎料钎焊更为明显。为避免应力开裂发生，工件在 钎焊前应进行消除应力退火，且在钎焊过程中应尽量使工件均匀受 热。2 、钎焊材料（1）钎料 根据不锈钢焊件的使用要求，不锈钢焊件常用的钎料 有锡铅钎料、银基钎料、铜基钎料、锰基钎料、镍基

17、钎料及贵金属钎料 等。不锈钢软钎焊主要采用锡铅钎料，并以含锡量高为宜。因钎料 的含锡量越高，其在不锈钢上的润湿性越好。几种常用锡铅钎料钎焊的 1Cr18Ni9Ti不锈钢接头的抗剪强度列于表 3中，由于接头强度低，只用 于钎焊承载不大的零件。表3锡铅钎料钎焊的1Cr18Ni9Ti不锈钢接头的抗剪强度评料牌号4S-Sn90PtiS-Pb5SSnSb1SPbGSSriStiS-PbSOSnS抗剪强度电心30.斧32. 3心31»3心32. 3心21, 5银基钎料是钎焊不锈钢最常用的钎料，其中银铜锌及银铜锌镉钎 料由于钎焊温度的母材性能影响不大而应用最为广泛。几种常用银基钎料钎焊的iCr18

18、Ni9Ti不锈钢接头的强度列于表4中，银基钎料钎焊的 不锈钢接头很少用于强腐蚀性介质中，接头的工作温度一般也不超过 300C。钎焊不含镍的不锈钢时，为防止钎焊接头在潮湿环境中发生腐 蚀，应采用含镍多的钎料，如 B-Ag50CuZnCdNi钎焊马氏体不锈钢时， 为防止母材发生软化现象，应采用钎焊温度不超过650C的钎料，如B-Ag40CuZnCd保护气氛中钎焊不锈钢时，为去除表面上的氧化膜，可 采用含锂的自钎剂钎料，如 B-Ag92CuLi和B-Ag72CuLi。真空中钎焊不 锈钢时，为使钎料在不含易蒸发的Zn、Cd等元素时仍具有较好的润湿性，可选用含Mn Ni、Rd等元素的银钎料。表4银基钎料

19、钎焊的iCr18Ni9Ti不锈钢接头的强度钎料牌号卩EAglOCuZn*3E-Ag25CuZnB-Ag45CuZnE-Ag50CuZn抗扌立强度/耳加3込395心375*抗剪强度/吧舸190P192198201*钎料牌号QB-Ag70CuZnB-AgSQCuZnCd*1'B-AglOCuZnCdE-AgSOCuZnCd*3抗拉强度/馭乘3623GW3亦*184抗剪强度/也汕护193194P205259用于不同钢钎焊的铜基钎料主要的纯铜、铜镍和铜锰钻钎料。纯 铜钎料主要用在气体保护或真空条件下进行钎焊，不锈钢接头工作温度不超过400C，但接头抗氧化性不好。铜镍钎料主要用于火焰钎焊和感 应

20、钎焊，所钎焊的1Cr18Ni9Ti不锈钢接头的强度如表5所示。可见接 头能与母材等强度，且工作温度较高。铜锰钻钎料主要用于保护气氛中 钎焊马氏体不锈钢，接头强度和工作温度可与用金基钎料钎焊的接头相 匹敌。如采用B-Cu58M nCO千料钎焊的1Cr13不锈钢接头与用 B-Au82Ni 钎料钎焊的同种不锈钢接头，二者性能相当（见表6）,但生产成本大大降低。表5高温铜基钎料钎焊的1Cr18Ni9Ti不锈钢接头的抗剪强度 表5高温铜基钎料钎焊的1Cr18Ni9Ti不锈钢接头的抗剪强度钎料牌号a抗拉1逼度ZW4000首000B-Cu68WiSiB186215-BCu69NiMnCuSiB241药和疳1

21、39153口表6 1Cr13不锈钢钎焊接头的抗剪强度钎料牌号口抗拉!逼度曲室温心4H05企6B-Cu56MnCo+)41阡217221E-AU02N1P442276217BAg54CuPd39加207142锰基钎料主要用于气体保护钎焊，且要求气体的纯度较高。为避免母材的晶粒长大，宜选用钎焊温度低于1150C的相应钎料。用锰基 钎料钎焊的不锈钢接头可获得满意的钎焊效果，如表 7所示、接头工作 温度可达600°C。表7锰基钎料钎焊的ICr18Ni9Fi不锈钢接头的抗剪强度钎料牌号心扰剪强度观#2OTCp6008323*-152E-NIniONiCrFeCo284255#216*3a1册B

22、-ffln50NiCo325253160353p22513帀*33迹270一q127*?P采用镍基钎料钎焊不锈钢时，接头具有相当好的高温性能。这种钎料一般用于气体保护钎焊或真空钎焊。为了克服在接头形成过程中钎缝内产生较多脆性化合物而使接头强度和塑性严重降低的问题，应尽量减小接头间隙，保证钎料中易形成脆性相的元素充分扩散到母材中 去。为防止钎焊温度下因保温时间过长而使母材晶粒长大现象的发生， 可采取短时保温并在焊后进行较低温度(与钎焊温度相比)扩散处理的 工艺措施。钎焊不锈钢所用的贵金属钎料主要有金基钎料和含钯钎料，其中最典型的是B-Au82Ni和B-Ag54CuPd B-Au82Ni具有很好的

23、润湿性。所钎焊的不锈钢接头具有很高的高温强度和抗氧化性，最高工作温度可达800C。B-Ag54CuPd具有与B-Au82Ni相似的特性，且价格较低，因 而有取代 B-Au82Ni的趋向。(2)钎剂和炉中气氛 不锈钢的表面含有Cr2O3和TiO2等氧化物， 必须采用活性强的钎剂才能将其去除。采用锡铅钎料钎焊不锈钢时，可 配用的钎剂为磷酸水溶液或氧化锌盐酸溶液。磷酸水溶液的活性时间 短，必须采用快速加热的钎焊方法。采用银基钎料钎焊不锈钢时，可配 用FB102、FB103或FB104钎剂。采用铜基钎料钎焊不锈钢时，由于钎 焊温度较高，故采用FB105钎剂。炉中钎焊不锈钢时，常采用真空气氛或氢气、氩气

24、、分解氨等 保护气氛。真空钎焊时，要求真空压力低于10-2Pa。保护气氛中钎焊时， 要求气体的露点不高于-40C .如果气体纯度不够或钎焊温度不高，还可在气氛中掺加少量的气体钎剂，如三氟化硼等。2 、钎焊技术不锈钢在钎焊前必须进行更为严格的清理，以去除任何油脂和 油膜，清理后最好立即进行钎焊。不锈钢钎焊可以采用火焰、感应和炉中等加热方法。炉中钎焊 用的炉子必须具有良好的温度控制系统（钎焊温度的偏差要求土6C）,并能快速冷却。用氢气作为保护气体进行钎焊时，对氢气的要求视钎焊 温度和母材成分而定,即钎焊温度越低,母材越含有稳定剂,要求氢气 的露点越低。例如对于1Cr13和Cr17Ni2t等马氏体不

25、锈钢，在1000C 下钎焊时要求氢气的露点低于-40C ;对于不含稳定剂的18-8型铬镍不 锈钢，在1150C钎焊时要求氢气的露点低于 25C ;但对含钛稳定剂的 1Cr18Ni9Ti不锈钢，在1150C钎焊时的氢气露点必须低于-40C。采用 氩气保护进行钎焊时，要求氩气的纯度更高。若在不锈钢表面上度铜或 镀镍，则可降低对保护气体纯度的要求。为了保证去除不锈钢表面上的 氧化膜，还可添加BF3气体钎剂，也可采用含锂或硼的自钎剂钎料。真 空钎焊不锈钢时，对真空度的要求视钎焊温度而定。随着钎焊温度的提 高，所需要的真空度可以降低。不锈钢钎焊后的主要工序是清理残余钎剂和残余阻流剂，必要 时进行钎焊后的

26、热处理。根据所采用的钎剂和钎焊方法，残余钎剂可以 用水冲洗、机械清理或化学清理。如果采用研磨剂来清洗残余钎剂或接 头附近加热区域的氧化膜时，应使用砂子或其他非金属细颗粒。马氏体 不锈钢和沉淀硬化不锈钢制造的零件， 钎焊后需要按材料的特殊要求进 行热处理。用镍铬硼和镍铬硅钎料钎焊的不锈钢接头，钎焊后常常进行 扩散热处理，以降低对钎缝间隙的要求和改善接头的组织与性能。五、铝及铝合金的钎焊1 、钎焊性铝及铝合金的钎焊性是较差的，首要原因在于其表面上的氧化 膜很难去除。铝对氧的亲和力很大，在表面上很容易形成一层致密而稳 定且熔点很高的氧化膜 AI2O2,同时含镁的铝合金也会生成非常稳定的 氧化膜Mgo

27、它们会严重阻碍钎料的润湿和铺展。而且很难去除。钎焊 中，只有采用合适的钎剂才能使钎焊过程得以进行。其次，铝及铝合金钎焊的操作难度大。铝及铝合金的熔点与所 用的硬钎料的熔点相差不大，钎焊时可选择的温度范围很窄，温度控制 稍有不当就容易造成母材过热甚至熔化，使钎焊过程难予进行。一些热 处理强化的铝合金还会因钎焊加热而引起过时效或退火等软化现象， 导 致钎焊接头性能降低。火焰钎焊时，因铝合金在加热中颜色不改变而不 易判断温度的高低，这也增加了对操作者操作水平的要求。再者，铝及铝合金钎焊接头的耐蚀性易受钎料和钎剂的影响。 铝及铝合金的电极电位与钎料相差较大，使接头的耐蚀性降低，尤其是 对软钎焊接头的影

28、响更为明显。此外，铝及铝合金钎焊中采用的大部分 钎剂都具有强烈的腐蚀性，即使钎焊后进行了清理，也不会完全消除钎 剂对接头耐蚀性的影响。2 、钎焊材料（1）钎料 铝及铝合金的软钎焊是不常应用的方法，因为软钎焊 中钎料与母材的成分及电极电位相差很大，易使接头产生电化学腐蚀。 软钎焊主要采用锌基钎料和锡铅钎料， 按使用温度范围可分为低温软钎 料（150260C）、中温软钎料（260370C）和高温软钎料（370 430C）。当采用锡铅钎料并在铝表面预先镀铜或镀镍进行钎焊时，可 防止接头界面处产生腐蚀，从而提高接头的耐蚀性。铝及铝合金的硬钎焊方法应用很广，如滤波导、蒸发器、散热 器等部件大量采用硬钎焊

29、方法。铝及铝合金的硬钎焊只能采用铝基钎 料，其中铝硅钎料应用最广，其具体采用范围和所钎焊的接头抗剪强度 分别如表 8和表 9 所示。但这种钎料的熔点都接近于母材，因此钎焊时 应严格而精确地控制加热温度，以免母材过热甚至熔化。表 8 铝及铝合金用硬钎料的适用范围钎料牌号卫钎焊温度/©Q钎焊方法审可軒焊的铝及铝合金卫B-A192Si599621*-'浸渍、炉中口1060-8A06. 3A21B-A19OS1503604浸渍、炉中Q1060-SA06s 3A21E-A188S1582&04浸渍、妒中、火焰"10&O-8AQ6. 3A21- LF1， LF&

30、#163;PB-Aieesicu585604*浸潢、炉中、犬焰*1060-SA06 3A21, LF1, 5A02> 6A02*'B-AlTGSiZnCu562502p农焰、炉中心106&-SA06 3A21, LF1, 5A02> 6A02-'B-AlE7CuSi-5555761060-8406-h 3A21, LFL, 5A02, S402. 2A50. ZI102, ZL20却B-A190SiMgJ599621真空"1060-8A06 3A21PB-AlBSSiMg*-508604真灸10eO-8A0e. 3A21, 6A02£82

31、 603真空*1060-站。乩 3A21. 6A02表9铝硅系钎料钎焊的铝及铝合金接头的抗剪强度杆料牌号#抗剪.强度理加3A213*12B-AlE8Si旳了屛B-A167CuSi59比*gg-lQg11E192B-A136SiCXi*597關9旷*侮QB-A176SiZnCu59 TE*98113铝硅钎料通常以粉末、膏状、丝材或薄片等形式供应。在某些场 合下，采用以铝为芯体、以铝硅钎料为复层的钎料复合板。这种钎料复 合板通过液压方法制成，并常作为钎焊组件的一个部件。钎焊时，复合 板上的钎料熔化后，受毛细作用和重力作用而流布，填满接头间隙。（2）钎剂和保护气体 铝及铝合金软钎焊时常以专用的软钎剂

32、进 行去膜。与低温软钎料配用的是以三乙醇胺为基的有机钎剂，如FS204等。这种钎剂的优点是对母材的腐蚀作用很小，但钎剂作用时会产生大 量的气体，影响钎料的润湿和填缝。与中温和高温软钎料配用的是以氯 化锌为基的反应钎剂，如 FS203 FS220A等。反应钎剂具有强烈的腐蚀性，其残渣必须在钎焊后清除干净。铝及铝合金的硬钎焊目前仍然以钎剂去膜为主，所采用的钎剂 包括氯化物基钎剂和氟化物基钎剂。氯化物基钎剂去氧化膜能力强，流 动性好，但对母材的腐蚀作用大，钎焊后必须彻底清除其残渣。氟化物 基钎剂是一种新型钎剂，其去膜效果好，而且对母材无腐蚀作用：但其 熔点高，热稳定性差，只能配合铝硅钎料使用。铝及铝

33、合金硬钎焊时，常采用真空、中性或惰性气氛。当采用 真空钎焊时，真空度一般应达到 10-3Pa 的数量级。当采用氮气或氩气 保护时，其纯度要很高，露点必须低于 -40C.3 、钎焊技术 铝及铝合金的钎焊对工件表面的清洁有较高的要求。要获得良 好的质量，必须在钎焊前去除表面的油污和氧化膜。去除表面油污可用 温度为6070C的Na2CO3K溶液清洗510min,再用清水漂净；去除 表面氧化膜可用温度为2040C的NaOH水溶液浸蚀24min,再用热 水洗净；去除表面油污和氧化膜后的工件，再用HNO3水溶液光泽处理25min,再在流水中洗净并最后风干。以过这些方法处理后的工件勿 用手摸或沾染其他污物,

34、并在 68h 内进行钎焊,在可能的条件下最好 立即钎焊。铝及铝合金的软钎焊方法主要用火焰钎焊、烙铁钎焊和炉中钎 焊等。这些方法在钎焊时一般都采用钎剂,并对加热温度和保温时间有 严格要求。火焰钎焊和烙铁钎焊时,应避免热源直接加热钎剂以防钎剂 过热失效。由于铝能溶于含锌量高的软钎料中,因而接头一旦形成就应 停止加热，以免发生母材溶蚀。在某些情况下，铝及铝合金的软钎焊有 时不采用钎剂，而是借助超声波或刮擦方法进行去膜。利用刮擦去膜进 行钎焊时，先将工件加热到钎焊温度，然后用钎料棒的端部（或刮擦工 具）刮擦工件的钎焊部位，在破除表面氧化膜的同时，钎料端部熔化并 润湿母材。铝及铝合金的硬钎焊方法主要有火

35、焰钎烛、炉中钎焊、浸沾钎 焊、真空钎焊及气体保护钎焊等。 火焰钎焊多用于小型工件和单件生产。 为避免使用氧乙炔焰时因乙炔中的杂质同钎剂接触使钎剂失效， 以使用 汽油压缩空气火焰为宜，并使火焰具有轻微的还原性，以防母材氧化。 具体钎焊时，可预先将钎剂、钎料放置于被钎焊处，与工件同时加热； 也可先将工件加热到钎焊温度，然后将蘸有钎剂的钎料送到钎焊部位； 待钎剂与钎料熔化后，视钎料均匀填缝后，慢慢撤去加热火焰。空气炉中钎焊铝及铝合金时，一般应预置钎料，并将钎剂熔解在蒸馏水中，配成浓度为50%- 75%勺稠溶液，再涂覆或喷射在钎焊面上， 也可将适量的粉末钎剂覆盖于钎料及钎焊面处， 然后将装配好的焊件放

36、 到炉中再进行加热钎焊。为防止母材过热甚至熔化，必须严格控制加热 温度。铝及铝合金勺浸沾钎焊一般采用膏状或箔状钎料。装配好勺工 件就在钎焊前进行预热， 使其温度接近钎焊温度， 然后浸入钎剂中钎焊， 钎焊时，要严格控制钎焊温度及钎焊时间。温度过高，母材易于溶蚀， 钎料易于流失；温度过低，钎料熔化不够，钎着率降低。钎焊温度应根 据母材勺种类和尺寸、钎料勺成分和熔点等具体情况而定，一般介于钎料液相线温度和母材固相线温度之间。 工件在钎剂槽中的浸沾时间必须 保证钎料能充分熔化和流动，担时间不宜过长。否则，钎料中的硅元素 可能扩散到母材金属中去，使近缝区的母材变脆。铝及铝合金的真空钎焊常采用金属操作活性

37、剂，以使铝的表面 氧化膜变质，保证钎料的润湿和铺展。镁可以以颗粒形式直接放在工件 上使用，或以蒸气形式引入到钎焊区内，也可以将镁作为合金元素加入 到铝硅钎料中。对于结构复杂的工件，为了保证镁蒸气对母材的充分作 用以改善钎焊质量，常采取局部屏蔽的工艺措施，即先将工件放入不锈 钢盒(通称工艺盒)内，然后置于真空炉中加热钎焊。真空钎焊的铝及 铝合金接头，表面光洁，钎缝致密，钎焊后不需进行清洗；但真空钎焊 设备费用高，镁蒸气对炉子污染严重，需要经常清理维护。在中性或惰性气氛中钎焊铝及铝合金时， 可采用镁活化剂去膜， 也可采用钎剂去膜。 采用镁活化剂去膜时， 所需的镁量远比真空钎焊低， 一般w(Mg)在

38、 0.2%0.5%左右，含镁量高时反而使接头质量降低。采用 氟化物钎剂配合氮气保护的 Nocolok 钎焊法是近年来迅速发展的一种新 方法。由于氟化物钎剂的残渣不吸潮，对铝没有腐蚀性，因此可省略钎 焊后清除钎剂残渣的工序。在氮气保护下，只需涂敷较少数量的氟化物 钎剂，钎料就能很好地润湿母材，易于获得高质量的钎焊接头。目前， 这种 Nocolok 钎焊法已用于铝散热器等组件的批量生产中。采用除氟化物钎剂之外的钎剂钎焊的铝及铝合金，钎焊后必须 彻底清除钎剂残渣。铝用有机钎剂的残渣，可用甲醇、三氯乙烯之类的 有机溶液洗涤， 再用氢氧化钠水溶液中和处理， 最后用热水和冷水洗净。氯化物是铝用硬钎剂残渣的

39、清除可按下述方法进行；先在6080°C的热水中浸泡10mi n,用毛刷仔细清洗钎缝上的残渣，并用冷水清洗；再在 体积分数为15%勺硝酸水溶液中浸泡30mi n,最后用冷水冲洗干净。六、铜及铜合金的钎焊1、钎焊材料(1) 几种常用软钎料用于铜及黄铜软钎焊的接着强度如表10所示。表10铜及黄铜软钎焊接头的强度钎料牌岳抗剪强度/KPa抗拉強度內Far铜e黄腑黄铜S-Pb80SnlBSb£*20.36.3-BB.知95.1PS Fb68Sn3OSb2+'26.弘27. 2B6. *S-PbS8Sn40Sh236.解45. “他如78.曲S-Fb97Ag333 却陆笄50.

40、W58,刼S-Sri9OFblO45.1*44. Ip63."63. 237.-p卫SSn92Ag5Cu2Sbl“35.能S-SnB5Age&B7Q一"Rs-CdSSAgZnl*2157.一473.加一卫S-Cd95Ag544. IP4fi. g87,283. 2*S-CdSZAgSMt14B. 354.缶-90.1-19S. 0-J用锡铅钎料钎焊铜时，可选松香酒精溶液或活性松香和ZnCI2+Nh4CI水溶液等无腐蚀性钎剂，后者还可用于黄铜、青铜和铍青铜的钎焊。钎焊铝黄铜、 铝青铜和硅黄铜时， 钎剂可为氯化锌盐酸溶液。 钎焊锰白铜时，针剂可选磷酸溶液。用铅基钎料钎焊

41、时可用氯化锌水溶 液作为钎剂，用镉基钎料钎焊时可采用FS205钎剂。（2）硬钎焊用钎料及钎剂 硬钎焊铜时，可以采用银基钎料和铜 磷钎料。银基钎料的熔点适中，工艺性好，并具有良好的力学性能和导 电导热性能，是应用最广的硬钎料。对于要求导电性能高的工件，应选 含银量高的B-Ag70CuZn钎料。真空钎焊或保护气氛炉中钎焊，应选用 不含挥发元素的B-Ag50Cu B-Ag60CuSn等钎料。含银量较低的钎料， 价格便宜，钎焊温度高，钎焊接头的韧性较差，主要用于钎焊要求较低 的铜及铜合金。铜磷和铜磷银钎料只能用于铜及其铜合金的硬钎焊，其 中B-Cu93P具有良好的流动性，用于机电、仪表和制造工业中不受

42、冲击 载荷零件的钎焊，最适宜的间隙为 0.0030.005mm铜磷银钎料（如 B-Cu70Pag）的韧性和导电性能都比铜磷钎料好，主要用于高导电要求 的电气接头。几种常用硬钎料用于铜及黄铜硬钎焊的接头性能如表 11 所示。表11铜及黄铜硬钎焊接头的性能钎料牌号J抗範强度尽PA*抗柱强度/败"弯曲肃/严种击吸收功腑黄瓠腑軒棗H妙7176-P123353BCu60ZnSn.-R<1677181卩120360p16271727932仙154<J71677亦211P1珈7147匚卫32172B-Cu9eF*1327162J17Sp255&PB-CuS2PSb13B*17I

43、SO.i19S*iE-Cu93Pag+219p225292p120E-CuSOPag-t1诚"22043225343123205*E-Cu90P6Sn4P152205*202255p9如192PBAgTOCuZh-'167199185321宁-芒B-g65Cu2n17弟211hP177334p-p-+fBAgBSCu&i''172初醸1Y电*323pGB-g45Cu2iri*J177216p325-p_卫E-Ae2SCuZel''167lB4m174316*p护B-ifilOCuZn-i1iseIE"167314一"

44、E-4g72Cu165"HP177-ppE-AgSOCuZrCd*'177*j21337却一卫EAg40CuZHCd+16E*>192179339*2-P七、活性金属的钎焊1、钎焊材料(1 )钛及基合金很少用软钎料钎焊，硬钎焊所用的钎料主要有银基、铝基、钛基或钛锆基 3大类。银基钎料主要用于工作温度小于 540C的构件。使用纯银钎料的 接头强度低，容易产生裂纹，接头的抗腐蚀性及抗氧化性较差。Ag-Cu钎料的钎焊温度比银低，但润湿性随Cu含量的增加而下降。含有少量Li的Ag-Cu钎料，可以改善润湿性和提高钎料与母材的合金化程度。Ag丄i钎料具有熔点低、还原性强等特点，适用

45、于保护气氛中钎焊钛及钛合金，但真空钎焊会因Li的蒸发而对炉子造成污染。Ag-5AI-(0.51.0)Mn钎料是钛合金薄壁构件的优选钎料，钎焊接头的抗氧化和抗腐蚀性能好。采用银基钎料钎焊的钛及钛合金接头的抗剪强度如表12所示。表12钛及钛合金的钎焊工艺参数及接头强度钎料牌号存钎焊工艺參数"钎焊温度/u军保温时间/mi z气氛*8妙10*真空存BAg72CuLi85010p氮气4B-Ag77Cu20Hi923真空亠92W真空心B-Ag94A151iit:920P12真空p铝基钎料的钎焊温度低，不会引起钛合金发生B相转变，降低了对钎焊类夹具材料和结构的选择要求。这种钎料与母材的相互作用程度

46、低，溶解和扩散也不明显，但钎料的塑性好，容易将钎料和母材轧制在 一起，故非常适宜钎焊钛合金散热器、蜂窝结构和层板结构。钛基或钛锆基钎剂一般都含有 Cu Ni等元素，它们在钎焊时能 快速扩散到基体中而与钛反应，造成基体的溶蚀和形成脆性层，因此钎 焊时应严格控制钎焊温度和保温时间，尽可能不用于薄壁结构的钎焊。 B-Ti48Zr48Be是典型的钛锆钎料。它对钛有良好的润湿性，钎焊时母材无晶粒长大倾向（2）锆及基合金钎焊用钎料 锆及基合金用钎焊主要有B-Zr50Ag50 、B-Zr76Sn24、 B-Zr95Be5 等，广泛地应用于核动力反应堆 的锆合金管道的钎焊。（3）钎剂和保护气氛 钛、锆及基合金

47、在真空和惰性气氛（氦、 氩）中可获得满意的结果。氩气保护钎焊应使用高纯氩，露点必须是-54C或更低。火焰钎焊时必须采用含有金属Na K、Li的氟化物和氯化物的特殊钎剂。2 、钎焊技术 钎焊前必须彻底清理表面，进行脱脂和去除氧化膜。厚氧化膜 应当采用机械法、喷砂法或熔融盐浴法去除。薄氧化膜可在含20沧40% 硝酸和 2%氢氟酸溶液中消除。Ti 、 Zr 及其合金在钎焊加热时不允许接头表面同空气接触，可 在真空或惰性气体保护下进行钎焊， 可以采用高频感应加热或保护中加 热等方法。小型对称零件最好采用感应加热的方法，而对于大型复杂组 件，则采用炉中钎焊比较有利。用于 Ti、 Zr 及其合金钎焊的加热

48、元件最好选择 Ni-Cr 、 W、 Mo、Ta等材料，不能使用以裸露石墨为加热元件的设备，以免造成碳污染。 钎焊夹具应选用高温强度好、热膨胀系数与 Ti 或 Zr 相近、并与基体金 属反应性小的材料。八、难熔金属的钎焊1 、钎料凡温度低于3000C的各种钎料均可用于 W的钎焊，其中400C 以下使用的构件可选用铜基或银基钎料； 在400900C之间使用的构件 通常选用金基、锰基、猛基、钯基或钻基钎料；高于1000C使用的构件， 多采用纯金属Nb Ta、Ni、Pt、Pd、Mo等钎料。铂基钎料钎焊后的构 件，基工作温度已经达到 2150C。如果在钎焊后进行1080C的扩散处 理，则最高工作温度可达

49、 3038C。钎焊W的钎料大多数都可以用于 Mo的钎焊，其中400C以下工 作的Mo构件可选用铜基或银基钎料；400650C之间工作的电子器件 及非结构件，可以使用 Cu-Ag、 Au-Ni、 Pd-Ni 或 Cu-Ni 等钎料；更高温 度下工作的构件可采用钛基或其他高熔点的纯金属钎料，应注意的是， 一般不推荐使用锰基、钴基和镍基钎料，以避免在钎缝中形成脆性金属 间化合物。Ta或Nb构件在1000C以下使用时，可以选用铜基、锰基、钻 基、钛基、镍基、金基及钯基针剂， 其中 Cu-Au、Au-Ni、Pd-Ni、Pt-Au_Ni 、 Cu-Sn钎料对Ta和Nb的润湿性及钎缝成型好，接头强度也比较高

50、。由 于银基钎料有使钎焊金属变脆的倾向，应尽可能避免使用。在 1000 1300C之间使用的构件，钎料应选用与它们形成无限固液体的纯金属 Ti 、 V、 Zr 或以这些金属为基的合金。使用温度更高时，可选用含 Hf 的钎料。W Mo Ta、Nb高温钎焊用钎料见表13表13难熔金属高温钎焊用钎料钎料咸;分辰母分数）g J忏焊温度e-用途总性能"NLP15001700Jb<(2463)JzRe+T(3L80)pZr*CL讯刃"E-Au75Pd25Cl屯i"瓠觀B-Cu551ii45(1300岂钳JE-Cu65. 5N130Fe0. 5(1240) pB-Hi53

51、. 5Mq46.5CL3E0"隊钳、躲B-Pdfi5CQ35（漳-E-Fd54Ni36CrlO(1260)懺钳B-T190T&10+-(1700) p惧、石墨B-TiBffTalOQrB(16001700)钩、石墨B-Ti?OCr2OMrL7HiS仃 3301350)臥石墨E-Ti67Cr33+-14401480*钙钳与石墨、钳与陶瓷+'B-T106V3OEeV1270131+难熔金属、钳与石塁、钳与陶瓷*B'Ti54Cr25V2115501650难熔金属与石墨*B-T191. 5Si8. 5卩1330'难熔金属与金©E-T172111281

52、140钳与难熔金属、钳B-Ti70V301675-1760-钳与湫钳与彳B-Ti62Cr25Nbl3P1260P钳与难熔金*B-T147. 5Zr47. SNbSp16001700药、钳与金厲、钳E-Hf78, 5Tal9Mo2, 5卫锂与难熔金月B-Ti50V4OTal01760-'袒与难熔金属、钥B-V65Ta3Cfri561843钳与金属、粗芍B-V6?Ta30Nb518钳与难熔金月B-V65Nb3OTa51816+J钥与难熔金©B-Til8Zr48Be1049心锭与陶瓷，扩散1B'Zr75Nbl9Be61049p锭与铉、扩散1B-Co43. ?Cr21Ni21

53、S18F5. SEO. E1177锭与难熔金属、钳温¥2 、钎焊技术钎焊前要求特别仔细地消除难熔金属表面的氧化物，可以采用 机械打磨、喷砂、超声波清洗，也可以进行化学清洗。完成清理工序之 后要立即进行钎焊。由于W的固有脆性，在构件组装操作中应小心处理W零件以免碰断。为了防止形成脆性的碳化钨，应避免W与石墨直接接触。由于焊前加工或焊接而产生的预应力，应在焊前予以消除。W在温度升高时极易氧化，钎焊时要求真空度要足够高，在10001400C的温度范围内进 行钎焊时，真空度不能低于 8X 10-3Pa。为了提高接头的再熔化温度和 使用温度可把钎焊过程和焊后的扩散处理结合起来，例如用 B-Ni

54、68Cr20Si10Fel 钎料在 1180C下钎焊 W 焊后经 1070C /4h、 1200C/3.5h和1300C /2h的三次扩散处理后，钎焊接头的使用温度可 达2200C以上。Mo在钎焊接头装配时，应考虑热膨胀系数小这一特点，接头间隙选在0.050.13mm范围内为宜。如果使用夹具，要选择热膨胀系数小的材料。 火焰钎焊、受控气氛炉、真空炉、感应加热炉和电阻加热超过再结晶温 度或由于钎料元素的扩散使再结晶温度降低，都会Mo民生再结晶。因此，钎焊温度接近再结盟晶温度时，钎焊时间越短越好。在Mo的再结晶温度以上钎焊时，一定要控制钎焊时间和冷却速率，避免冷却过快引 起开裂。用氧乙炔火焰钎焊时，使用混合钎剂较理想，即工业硼酸盐或 银钎焊用钎剂加含有氟化钙的高温钎剂，可以获得良好的保护。其方法 是首先在Mo表面涂覆一层银钎焊用钎剂，然后涂覆高温钎剂，银钎焊用钎剂在较低的温度范围内具有活性，而高温钎剂的活性温度可达到1427C。Ta 或 Nb 构件最好在真空下进行钎焊，且真空度不低于1.33 x 10-2Pa.如果在惰性气体保护下进行钎焊，必须严格清除一氧化 碳、氨、氮和二氧化碳等气体杂质。在空气中进行钎焊或电阻钎焊时， 应采用特种钎料，配以合适的钎剂。为防止高温下 Ta或Nb与氧接触， 可在表面镀一层金属铜或镍，并进行相应的扩散退火处理。九、陶瓷