第1章钎焊绪论

1、钎钎 焊焊1课程安排 1 本课程根据教学大纲计划安排24学时，讲授24学时； 2 本课程为考查课，成绩采用平时 （50%）+期末考核（50%）进行综合评定； 3 教材：钎焊，主编：朱艳， 哈尔滨工业大学出版社，2012。 参考书钎焊，邹僖主编，第二版，机械工业出版社，19892主要内容 第1章 绪论； 第2章 钎焊原理； 第3章 钎焊方法及设备 第4章 钎料 第5章 钎剂 第6章 钎焊接头设计及钎焊工艺 第7章 常用金属材料的钎焊3主要内容 第8章 硬质合金的钎焊； 第9章 金属与非金属的钎焊； 第10章 复合材料的钎焊； 第11章 钎焊缺陷及检验 第12章 钎焊操作中的安全与防护4 钎焊的基

2、本概念、特征 钎焊定义：钎焊定义： 借助于比母材熔点低的液态钎料填满固借助于比母材熔点低的液态钎料填满固态母材间的间隙，并相互扩散形成结合的一态母材间的间隙，并相互扩散形成结合的一类连接材料的方法。类连接材料的方法。 钎焊特征：钎焊特征： （1 1）钎料熔点低于母材，钎焊时母材不熔化；）钎料熔点低于母材，钎焊时母材不熔化； （2 2）钎料与母材的成分有很大差别；）钎料与母材的成分有很大差别；5 钎焊的基本概念、特征和应用 （3 3）熔化的钎料靠润湿和毛细作用吸）熔化的钎料靠润湿和毛细作用吸入并保持在母材间隙内；入并保持在母材间隙内； （4 4）依靠液态钎料与固体母材的相互）依靠液态钎料与固体母

3、材的相互扩散而形成冶金结合。扩散而形成冶金结合。 钎焊是最古老的焊接方法-几千年前 钎焊应用于最尖端的产品制造-微电子器件 钎焊是研究最落后的焊接方法-系统性和理论6 生产活动是人类社会生存和发展必须的； 所有生产活动都是为人类社会消费服务的； 生产技术是提高生产质量、生产效率，减低生产成本的重要工具； 焊接是重要的连接生产制造技术； 钎焊是三大焊接技术之一，也是最古老的焊接技术，历经几千年足见其生命力之旺盛。 由于其应用的广泛性，机械制造业必须掌握7 钎焊具有的特点优点：优点： 1 1）钎焊的温度低于母材）钎焊的温度低于母材, ,对母材的组织性能对母材的组织性能影响小；影响小； 2 2）应力

4、与变形小，适合于高精度、复杂零部）应力与变形小，适合于高精度、复杂零部件或结构的连接；件或结构的连接； 3 3）生产率高，诸多连接缝可一次完成；）生产率高，诸多连接缝可一次完成； 4 4）广泛的适用性，可焊金属、非金属及异种）广泛的适用性，可焊金属、非金属及异种金属；金属； 5 5）接头表面质量好。）接头表面质量好。8 钎焊具有的特点及选择缺点：缺点： 1 1）接头强度较低，耐热性差；）接头强度较低，耐热性差； 2 2）多用搭接接头，浪费金属，增加结构重）多用搭接接头，浪费金属，增加结构重量，易产生应力集中；量，易产生应力集中； 3 3）焊前准备要求高，特别是表面质量及装）焊前准备要求高，特别

5、是表面质量及装配接头间隙；配接头间隙； 4 4）个别钎焊工艺方法设备投资大，费用高。）个别钎焊工艺方法设备投资大，费用高。综合零件材料、使用性能、生产成本及效率进行选择91 1）按钎料熔点分）按钎料熔点分 低于低于450 450 软钎焊软钎焊 Soldering Soldering 高于高于450 450 硬钎焊硬钎焊 Brazing Brazing 2 2）按钎焊温度分）按钎焊温度分 高温钎焊、中温钎焊、低温钎焊。高温钎焊、中温钎焊、低温钎焊。 （相对）（相对） 高于高于800800为高温钎焊；为高温钎焊；550550800800为中温钎焊；低于为中温钎焊；低于 500 500为低温钎焊。为

6、低温钎焊。 3 3）按热源种类分）按热源种类分 火焰钎焊、烙铁钎焊、炉中钎焊、感应钎焊、电阻钎焊火焰钎焊、烙铁钎焊、炉中钎焊、感应钎焊、电阻钎焊 4 4） 按环境介质及去除母材表面氧化膜的方式分按环境介质及去除母材表面氧化膜的方式分有钎剂钎焊、无钎剂钎焊、自钎剂钎焊、刮擦钎焊、气体保护有钎剂钎焊、无钎剂钎焊、自钎剂钎焊、刮擦钎焊、气体保护钎焊、真空钎焊钎焊、真空钎焊钎焊方法的分类10 绪 论 我国早在青铜器时代已经出现了采用钎焊我国早在青铜器时代已经出现了采用钎焊进行连接的物件；进行连接的物件； 16371637年明代宋应星所著天工开物中有年明代宋应星所著天工开物中有“中华小钎用白铜末，大钎则

7、竭力挥锤而中华小钎用白铜末，大钎则竭力挥锤而强合之强合之”的记载；的记载； （小钎即钎焊，大钎为锻（小钎即钎焊，大钎为锻焊）焊） 11 焊接技术的历史与发展焊接技术的历史与发展 连接技术是伴随着材料的应用而产生的。在人类还只能使用天然材料时，就产生了捆绑、镶嵌、缝纫等连接技术。 当人类可以制造材料后，现代意义上的连接技术就开始萌生了。 除机械方法以外，钎焊或许是最古老的连接金属的技术。 5500年前用锡钎焊银摆设（古埃及）年前用锡钎焊银摆设（古埃及）12 焊接技术的历史与发展焊接技术的历史与发展 5000年前用锡钎焊铜钵的银把手（古埃及）年前用锡钎焊铜钵的银把手（古埃及） 5000年前用银钎料

8、钎焊的管子（古埃及）年前用银钎料钎焊的管子（古埃及） 4000年前用金钎料钎焊的护符盒（古埃及）年前用金钎料钎焊的护符盒（古埃及） 公元前公元前5世纪用锡铅钎料镶嵌皇冠上的珠宝首世纪用锡铅钎料镶嵌皇冠上的珠宝首饰等（中国）饰等（中国） 公元公元79年被火山爆发埋没的庞贝城中有用锡年被火山爆发埋没的庞贝城中有用锡铅钎料钎焊的家用铅制水管（古罗马）铅钎料钎焊的家用铅制水管（古罗马）13焊接技术的历史与发展焊接技术的历史与发展14焊接技术的历史与发展焊接技术的历史与发展钎焊技术在复杂结构制造中的应 用-微波波导组件15焊接技术的历史与发展焊接技术的历史与发展钎焊技术在空间系统制造中的应用-固态陀螺1

9、6焊接技术的历史与发展焊接技术的历史与发展钎焊技术在空间系统制造中的应用-微型气象站17钎焊技术在电子产品制造中的应用印制电路板 温度传感器湿度传感器18 第2章 钎焊原理 第2章 钎焊原理2.1 钎料的润湿与铺展过程 润湿是指由固润湿是指由固- -液相界面来取代固液相界面来取代固- -气相界面，气相界面，从而使体系的自由能降低的过程。即将液滴置于从而使体系的自由能降低的过程。即将液滴置于固体表面，若液滴和固体界面的变化能使液固体表面，若液滴和固体界面的变化能使液- -固体固体系自由能降低，则液滴能很好润湿固相表面并铺系自由能降低，则液滴能很好润湿固相表面并铺展开。展开。 固、液、气之间的界面

10、张力决定了液态钎料在固、液、气之间的界面张力决定了液态钎料在母材上的润湿与铺展行为。母材上的润湿与铺展行为。 2.1.1 界面润湿性- - 接触角（润湿角），其大小表征了体系润湿接触角（润湿角），其大小表征了体系润湿铺展的强弱。钎焊时一般希望铺展的强弱。钎焊时一般希望 2020。 2.1.1 界面润湿性1.1.2 毛细流动 当将两互相平行的金属板垂直插入液态钎料中时,假设平行金属板无限大,钎料量无限多,由于存在毛细作用,如果钎料可以润湿金属板,则会出现图(a)所示的情形,否则,则会出现图(b)的情形。 2.1.1 界面润湿性 液态钎料在毛细作用下的流动速度：液态钎料在毛细作用下的流动速度： V

11、 =V =lglg a cos cos4h4h = = a(sgsg - - sl sl) )4h4hcos,cos,，则，则VV; ; V 1/h V 1/h ，刚开始，刚开始V V大，随着大，随着h h 的增加，而逐的增加，而逐 渐变慢，所以，为填满间隙，必须有足够的保渐变慢，所以，为填满间隙，必须有足够的保 温时间。温时间。钎焊接头设计钎焊接头设计（1）钎焊接头形式）钎焊接头形式 钎焊接头形式较多，但常使用的有搭接、对接、斜接及T形接等四种基本形式。 搭接的接头强度最高，其次是斜接，最差的是对接，所以承受载荷的零件，一般用搭接。对接只有在承受很小的厚壁构件中才采用。薄壁零件钎焊时，可采用

12、锁边接头以提高接头强度及密封性。 24（2）搭接长度）搭接长度 搭接接头是钎焊常用接头，为了保证钎焊搭接接头与母材具有相等的承载能力，理论上可按下式计算搭接长度L 在生产实践中,搭接长度通常为钎焊金属厚度3倍以上，但却较少超过15mm。因为搭接长度超过15mm以上时，在钎焊操作时很难获得完美的钎缝。 bL 25（3）接头的装配间隙）接头的装配间隙 钎焊是靠毛细作用使液态钎料填满间隙的，因此必须正确选择接头的间隙。间隙的大小很大程度上影响钎缝的致密性和接头强度。间隙太小，妨碍钎料流入，造成钎缝内夹渣或未钎透；间隙过大，破坏钎缝的毛细作用，钎料不能填满间隙。 26（二）钎焊前焊件的表面处理和装配（

13、二）钎焊前焊件的表面处理和装配（1）焊件的表面处理 焊件钎焊前焊件的表面处理包括去油、除氧化膜及焊件表面镀覆镀层。焊件表面镀覆镀层是为改善钎料对某些基体材料表面的润湿性，为防止焊件材料在钎焊过程中被严重氧化及钎料形成脆性化合物。27（2）钎焊接头的固定 设计钎焊接头时必须考虑使焊前零件的装配与定位简便而又准确。 对于尺寸较大结构复杂的零件，一般采用专用夹具来定位与夹紧。这时接头设计不受限制，而对夹具则有较高的要求，如耐高温，抗氧化，具有足够的强度和刚性等。 28（3）钎料的预置和定位 在接头设计时就必须确定用什么形状的钎料，以什么方式和方法向接头间隙进给钎料。通常气体火焰钎焊和烙铁钎焊钎料是在

14、钎焊时进给的，其它钎焊方法一般都是预先把钎料安置在接头上。 29（三）对钎料的要求及钎料的分类（三）对钎料的要求及钎料的分类1. 对钎料的要求对钎料的要求 钎焊时用的填充金属称钎料。由于焊件是依靠熔化的钎料凝固后而被连接起来的。因此，钎焊接头的质量与性能在很大程度上取决于钎料。 30 为了满足工艺要求和获得高质量的钎焊接头，钎料必须满足下列基本要求：1) 应具有合适的熔点。钎料的熔点至少应比母材的熔点低4050。若两者熔点太接近，则钎焊过程不易控制，甚至可能引起母材过热或局部熔化。2) 应具有良好的润湿性，能充分填满接头间隙。3)与母材的物理化学作用应保证它们之间形成牢固的结合。4)成分稳定，

15、尽量减少钎焊温度下元素的损耗；少用或不用稀贵金属。5) 满足钎焊接头物理、化学和力学性能的要求。312. 钎料的分类钎料的分类 钎料按其熔化温度范围分为软钎料和硬钎料。前者熔点在450以下，后者熔点在450以上。 又根据组成钎料的主要元素把这两类又细分为各种基的钎料。 软钎料有：铋基、铟基、锡基、铅基、镉基、锌基等钎料。 硬钎料有：铝基、银基、铜基、锰基、镍基、金基、钛基等钎料。3.钎料的型号钎料的型号 32（四）钎剂（四）钎剂 钎焊时使用的熔剂称钎剂（钎焊焊剂）。它是保证钎焊过程顺利进行和获得致密接头不可缺少的焊接材料之一。1. 钎剂的作用：钎剂的作用： 钎剂在钎焊过程中的作用： 1) 清除钎料和母材表面的氧化物； 2) 保护焊件和液态钎料在钎焊过程中免受氧化； 3) 改善液态钎料对焊件的润湿性。332. 对钎剂的要求对钎剂的要求1) 钎剂应能很好地溶解或破坏钎焊件和钎料表面的氧化膜；2) 钎剂的熔