第4章 - 材料成型

1、钎焊方法钎焊方法的分类钎焊方法的分类按照不同的特征和标准，钎焊方法有以下6种分类方式：1. 按钎料的熔点:软钎焊(低于450)， 硬钎焊(高于450)2. 按钎焊温度: :高温钎焊，中温钎焊，低温钎焊 温度的划分相对于母材的熔点而言：eg1钢件：800以上-高温钎焊；550800-中温钎焊；550以下-低温钎焊；eg2铝合金： 450以上-高温钎焊；300450-中温钎焊；300以下-低温钎焊3.3. 按照热源的种类和加热方法：按照热源的种类和加热方法：火焰钎焊，炉中钎焊，感应钎焊，电阻钎焊，浸渍钎焊，气相钎焊，烙铁钎焊及超声波钎焊等4.4. 按照去除母材表面氧化膜的方式按照去除母材表面氧化膜

2、的方式：钎剂钎焊，无钎剂钎焊，自钎剂钎焊，气体保护钎焊，真空钎焊等5.5. 按照接头形式特点：按照接头形式特点：毛细钎焊，非毛细钎焊 液态钎料依靠毛细作用填缝的情况称为毛细钎焊，反之称为非毛细钎焊，eg：接触反应钎焊和扩散钎焊是最典型的非毛细钎焊6.6. 按照被连接的母材或钎料的不同：按照被连接的母材或钎料的不同：铝钎焊，不锈钢钎焊，钛合金钎焊，高温合金钎焊，陶瓷钎焊，复合材料钎焊，银钎焊，铜钎焊等4-1 烙铁钎焊烙铁钎焊1. 焊接通常以电烙铁（又称为电焊铁）做为加热的工具。电烙铁是以电能转化为热能工作的。（1）焊接点及参加焊接的导线头要清洁（2）电烙铁的功率要恰当2. 烙铁钎焊常见毛病（1）

3、假焊或虚焊（2）钎焊时间太常或钎焊温度过高 导致相关元件热损坏。加热元件镍铬合金丝、陶瓷加热器烙铁头保保和和传热热量被焊件铜，表面面铁等改进烙铁头表面面层，提高寿命温温度控用途、件的的钎焊焊；电电子产焊接中中广泛用Sn基、Zn基等钎料的的钎焊陶瓷加热器一种高效、热分部均匀的加热器。热导性极佳的金属合金，确保热面温度均匀，消除了设备的热点及冷点。具有长寿命、保温性能好、机械性能强、耐腐蚀、抗磁场等优点。 电烙铁（soldering iron)分外热式和内热式两种。内热式电烙铁体积较，而且价格便宜。一般电电控作都用35W左右的内热式电烙铁。内热式的电烙铁发热效率较高，而且更换烙铁头也较方便。其发热

4、芯是装；烙铁头的内部，热损失。 外热式因发热芯；电烙铁的外面而得名。由于发热电阻丝；烙铁头的外面，有大部分的热散发量外部空间，所以加热效率低，加热速温较缓慢。大功率的电烙铁通常是外热式的。烙烙铁铁钎钎焊焊外热式烙铁外热式烙铁泛用外热源泛用外热源(如煤气、气体火如煤气、气体火焰等焰等)加热加热 适用于以适用于以的钎料钎焊不的钎料钎焊不大的焊件大的焊件,中广中广应用于无线电、应用于无线电、仪表等工业部仪表等工业部门门电电烙烙铁铁普通电烙铁普通电烙铁靠自身恒定作用的热源保保烙靠自身恒定作用的热源保保烙铁头一定温温铁头一定温温带陶瓷加热带陶瓷加热器器可调温温可调温温弧焊烙铁弧焊烙铁烙铁头部装有碳头烙铁

5、头部装有碳头,利用电弧利用电弧热熔化钎料热熔化钎料超声波烙铁超声波烙铁 ；电加热烙铁头上再；电加热烙铁头上再加上超声波振动加上超声波振动,靠空化作靠空化作用破坏金属表面氧化膜用破坏金属表面氧化膜 适用于铝、适用于铝、铝合金（含铝合金（含Mg多的除外）、多的除外）、不锈钢、钴、不锈钢、钴、锗、硅等钎焊锗、硅等钎焊印控电路板上元件的手工钎焊系统 焊接步骤焊接步骤 烙铁头接触工件送上焊锡丝焊锡丝脱离焊点烙铁头脱离焊点4-2 火焰钎焊火焰钎焊1. 火焰钎焊完成钎焊熔化和流动所需要的热量是靠燃气火焰来实现的。这种方法主要靠一个或多个火焰加热工件，依靠火焰、工件或两者同时的运动，实现对工件的适当加热，实现

6、钎焊连接用可燃气体与氧气(或压缩空气)混合燃烧的火焰来进行加热的钎焊2. 特点 装置简单 钎焊前工件需要进行表面清洗 钎焊后的接头也需要进行表面清理,去掉残留在接头上的钎剂和渣壳 只适用于具有不太高的活性和不需要专门保护的母材的连接。3. 氧乙炔焰（最常用） 常用火焰的外焰区加热，该区火焰的温度较低而横截面积较大 应采用中性焰或碳化焰以防止母材和钎料氧化。 加热温度要求不高时，可采用压缩空气来代替纯氧；其它可燃气体代替乙炔4. 钎炬作用：使可燃气体与氧或空气按适当的比例混合后从出口喷出、燃烧形成火焰，构造气焊炬相似。最好配上多孔喷嘴火焰较柔和、截面较大，温度比较适当，利于均匀加热。5. 喷灯直

7、接使用液体燃料（煤油、汽油或酒精），靠自身的气化装置使燃料气化，再与吸入的空气混合后燃烧。6. 钎料与钎剂钎料选择范围广，从低温的银基钎料到高温的镍和铜基钎料，都可以使用。丝状，片状，预成形或膏状形式的钎料都可以使用。钎剂膏状钎剂或钎剂溶液最便于使用。加热前即可把它们均匀地涂在母材和钎料棒上，这样能防止母材在加热过程中氧化。注意：利用烧热的钎料棒粘附粉末钎剂，然后再进给到接头上的方式，有可能使母材在加热初期失去保护而遭到氧化。7. 操作 钎焊时，开始应将钎炬沿钎缝来回运动，使之均匀地加热到接近钎焊温度，然后再从一端用火焰连续向前熔化钎料，直至填满钎缝间隙。 手工操作时加热温度难掌握；可实现机械

8、化4-3 电阻钎焊1. 定义：利用电流通过焊件或与焊件接触的加热块所产生的电阻热加热焊件和熔化钎料的钎焊方法2. 分类：直接加热式与间接加热式钎焊3. 直接加热式钎焊原理：电极压紧两个零件的钎焊处电流通过钎焊面形成回路，靠通电中钎焊面产生的电阻热加热到钎焊温度实现钎焊。4. 间接加热式钎焊原理：电流只通过一个零件或根本不通过焊件，前者钎料熔化和另一零件的加热是依靠通电加热的零件向它热传导来实现；后者是电流通过并加热一个较大的石墨板或耐热金属板，焊件放置在此板上，全部依靠热传导来实现，对焊件仍需压紧。平行间隙电极钎焊设备平行间隙电阻钎焊的原理 流经引线和焊盘的瞬时大电流子生的电阻热泛钎料熔化，形

9、成焊点。通过度控电流强温和加热时间可以度控焊点的质热5. 去膜：采用钎剂和气体介质去膜。直接加热时不能使用固态钎剂（不导电）。自钎剂钎料最合适。以水溶液或酒精溶液形式使用。6. 钎料：箔状，预先镀覆钎料层，钎料丝7. 电极：采用碳、石墨、铜合金、耐热钢、高温合金或难熔金属。一般电阻钎焊用的电极应有较高的导电率；相反，用作加热块的电极则采用高电阻材料。4-4 感应钎焊1.感应钎焊时，零件的待钎焊部分被置于交变磁场中，这部分母材的加热是通过它在交变磁场个产生的感应电流的电阻热来实现的。2.感应加热时的集肤效应 交流电频率增加，感应电流随之增大，焊接加热速度变快 但频率增加，集肤效应也增强，加热深度

10、减小 电流渗透深度85%的电流强度所分布的导体表面层厚度-导体中的电流渗透深度(mm)-导体的电阻系数(mm)-导体的磁导率(H/m)适合于焊接钢、铜及其合金、不锈钢、高温合金等，适合于焊接对称性的零件如管类、轴等。3.感应钎焊设备组成：交流电源和感应圈交流电源：工频（少用）、中频（大厚件）、高频（薄件，常用500KHz）感应圈：结构设计要求：保证焊件加热迅速、均匀及效率高。材料：紫铜管，内通冷却水参考资料：感应加热原理及应用(感应线圈设计)4.分类：手工的、半自动的和自动5.操作要点：钎焊时，焊件置于感应圈中或近傍，难以送进钎料。因此宜在装配时预先把钎料和钎剂放好。6.钎料：使用箔状、丝状、

11、粉末状和膏状。安置的钎料不宜形成封闭环，以免因自身的感应电流加热而过早熔化。7.去膜：采用钎剂和气体介质。液态和膏状的钎剂最便于使用。4-5 浸沾钎焊1. 原理：把焊件局部或整体地浸入盐混合物熔液或钎料溶液中，依靠这些液体介质的热量来实现钎焊过程。2. 分类：按使用的液体介质不同分盐浴钎焊和熔化钎料中浸沾钎焊。3. 特点：焊接加热迅速，加热均匀；保护焊件不被氧化；熔液温度可精确控制；可同时完成热处理、渗碳等过程；容易实现机械化一 盐浴钎焊1. 特点：焊件的加热和保护都是靠盐浴来实现的2. 盐混合物要求：熔点合适焊对焊件能起保护作用而无不良影响焊泛用中成分和性能稳定。多泛用氯盐的混合物。钎焊用盐

12、浴3. 设备：盐浴槽；分外热式（加热慢，少用）和内热式4. 钎料：须进行可靠的定位；钎料板最方便，其次为钎料箔，钎料丝慎用；5. 钎剂：Cu/结构钢时可不采用，其它均需要。6. 加钎剂的方法：把焊件浸入熔化的钎剂中或钎剂水溶液中，取出后加热到120-150去水7. 工艺：为减小焊件浸入时盐溶液温度的下降，缩短钎焊时间，最好采用两段加热钎焊的方式：即先将焊件置于电炉内预热到低于钎焊温度200-300 ，再将焊件进行盐浴钎焊。浸浸渍渍钎钎焊盐盐浴浴浸浸渍渍钎钎焊焊外热外热式式 多为多为氯盐的混合物作盐浴，氯盐的混合物作盐浴，焊件加热和保护靠盐浴来实焊件加热和保护靠盐浴来实现。现。外热式由槽外部电阻

13、丝外热式由槽外部电阻丝加热焊内热式靠电流通过盐加热焊内热式靠电流通过盐浴子生的电阻热来加热自身浴子生的电阻热来加热自身和进行钎焊。和进行钎焊。当钎焊铝及铝当钎焊铝及铝合金时应泛用钎剂作盐浴合金时应泛用钎剂作盐浴 适用于以铜基钎料和适用于以铜基钎料和银基钎料钎焊钢、铜及银基钎料钎焊钢、铜及其合金、合金钢及高温其合金、合金钢及高温合金。还可钎焊铝及其合金。还可钎焊铝及其合金合金内热内热式式 熔化钎料熔化钎料中浸渍钎中浸渍钎焊（金属焊（金属浴）浴） 将经过表面清洗，并装将经过表面清洗，并装配好的钎焊进行钎剂处理，配好的钎焊进行钎剂处理，再放入熔化钎料中，钎料把再放入熔化钎料中，钎料把钎焊处加热量钎焊

14、温温实现钎焊处加热量钎焊温温实现钎焊钎焊 主要用于以的钎料钎主要用于以的钎料钎焊铜、铜合金及钢。对焊铜、铜合金及钢。对于钎缝多而复杂的子产于钎缝多而复杂的子产（如蜂窝式换热器、电（如蜂窝式换热器、电机电枢等）用此法优越、机电枢等）用此法优越、效率高效率高二 熔化钎料中浸沾钎焊1.原理：将经过表面清理并装配好的焊件进行钎剂处理，然后浸入熔化的钎料中。熔化的钎料把零件钎焊处加热到钎焊温度，同时渗入钎缝间隙中，并在焊件提起时保持在间隙内，凝固形成接头。2. 特点 工艺简单，生产效率高 焊件全部被涂敷上钎料，造成浪费3. 应用 钢、铜及合金的软钎焊 蜂窝式换热器、汽车水箱、电机电枢等 电子印制电路板的

15、波峰焊4. 钎剂处理两种方式： 将焊件先浸在熔化的钎剂中，然后再浸入熔化钎料中；适用于在熔化状态下不显著氧化的钎料。 熔化的钎料表面覆盖有一层钎剂，焊件浸入时先接触钎剂再接触熔化的钎料。适用于钎料在熔化状态下氧化严重。波峰焊方法波峰焊4-6 炉中钎焊1. 原理：将装配好钎料的焊件放入电炉中加热至钎焊温度完成钎焊。2. 分类：按炉中钎焊过程中焊件所处的气氛不同，可分为：空气炉中钎焊、保护气氛炉中钎焊（又可分为中性气氛与活性气氛2种）及真空炉中钎焊。一 空气炉中钎焊1. 原理：把装配好的加有钎料和钎剂的焊件放入普通的工业电护中加热至钎焊温度。依靠钎剂去除钎焊表面的氧化膜，钎料熔化后流入钎缝间隙，冷

16、凝后形成接头。2. 特点：整体加热，焊件变形小；成本低、设备简单；一炉多件，有较高的生产效率；焊件表面氧化严重；铝合金钎焊的炉温控制要求较高二 保护气氛炉中钎焊1. 亦称控制气氛炉中钎焊2. 特点：加有钎料的焊件是在活性或者中性气氛保护下的电炉中加热钎焊的。3. 分类：按使用的气氛可分别为活性气氛炉中钎焊和中性气氛炉中钎焊4. 设备出气管安置：保护气为H2时安置在底部保护气为Ar时安置在上部三 真空炉中钎焊1. 特点：钎焊质量高，用于难钎焊的金属和合金的钎焊；不需使用钎剂2. 设备组成：真空钎焊炉和真空系统；真空钎焊炉有热壁和冷壁两种类型1. 转向阀断开扩散泵，机械泵直接连通钎焊炉2. 真空度

17、达到1.33Pa后转动转向阀，使机械泵通过扩散泵与钎焊炉相通3. 机械泵与扩散泵同时工作，至要求的真空度扩散泵工作原理图4-7 扩散钎焊1. 特征：在钎焊加热过程中钎缝间隙内形成的液态合金，不象一般钎焊方法那样因随后降温凝固而形成钎缝，而是在高于钎料的固相线温度的条件下长时间保温，使之等温凝固而形成钎缝的。2. 钎缝等温凝固的机理：在加热保温过程中，间隙中的钎料熔化后，随着母材的溶入和钎料中的低熔点组元或起降低钎料熔点作用的组元（降凝剂）的散失，间隙中液态合金的固相线温度逐渐升高，当这种过程持续进行而使合金的固相线温度升高到超过加热温度后，合金即发生等温凝固。3. 低熔点组元从钎缝中散失的方式

18、：向母材中扩散；往周围介质中蒸发；与母材形成高熔点金属间化合物。4. 以钎料组元向母材中扩散为基础的扩散钎焊方法（为主） 基本条件：在钎焊温度下，母材对于钎料中的低熔点组元或降凝剂组元具有足够宽的固溶体区域。 钎焊过程分三个阶段：固相与液相之间有限的相互扩散液相逐渐凝固在固态下发生的均匀扩散过程。扩散钎焊相对一般钎焊的优点：因需长时间加热保温，改善钎缝的结晶过程，可以保证得到平衡的钎缝组织，提高它的强度、塑性、抗腐蚀性以及重熔温度等，消除在某些情况下钎缝结晶中可能出现的低熔组织或脆性相。避免了一般钎焊时，钎缝成分和组织的不均匀性问题缺点：生产周期长，成本高4-8 其它钎焊方法一 蒸气浴钎焊1.

19、 基本原理：利用液体的饱和蒸气凝结时释放出来的蒸发潜热加热焊件并熔化钎料来实现钎焊的2. 对工作液体的要求：加热均匀，温度精确可控，效率高二 红外线钎焊三 光束钎焊四 电子束钎焊五 激光钎焊补充内容（电子封装） 电子封装电子封装：从电路设计的完成开始，将裸：从电路设计的完成开始，将裸芯片芯片(Chip),(Chip),陶瓷、金属、有机物等物质制陶瓷、金属、有机物等物质制造造( (封装封装) )成芯片、元件、板卡、电路板，成芯片、元件、板卡、电路板，最终组装成电子产品的整个过程。最终组装成电子产品的整个过程。印刷电路板组装中的微连接技术1. 波峰钎焊原理：借助钎料泵是熔融态钎料不断垂直向上的朝狭长出口涌出，形成20-40高的波峰。钎料以一定的速度和压力作用于印制电路板上，充分渗入到待钎焊的器件引线和电路板之间，使之完全润湿并进行钎