TCWAN0092-2023-铜与钢异种金属钎焊技术导则

T/CWAN0092—2023

铜与钢异种金属钎焊技术导则

1范围

本文件规定了铜与钢异种金属钎焊的基本要求、材料、钎焊方法及设备、钎焊工艺、质量检验、

常见钎焊缺欠及解决方法、技术安全等内容。

本文件适用于指导铜与钢异种金属钎焊工艺与质量控制。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文

件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适

用于本文件。

GB/T679化学试剂乙醇（95%）

GB/T700碳素结构钢

GB/T1591低合金高强度结构钢

GB/T3323.1焊缝无损检测射线检测第1部分X和伽马射线的胶片技术

GB/T5231加工铜及铜合金牌号和化学成分

GB/T6418铜基钎料

GB/T10046银钎料

GB/T11363钎焊接头强度试验方法

GB/T20878不锈钢和耐热钢牌号及化学成分

GB/T33148钎焊术语

GB/T33219硬钎焊接头缺欠

JB/T6045硬钎焊用钎剂

JB/T6966钎缝外观质量评定方法

3术语和定义

3.1

异种金属钎焊dissimilarmetalbrazing

两种不同金属材料通过钎焊方式连接成完整结构的工艺。

3.2

接头残余应力jointresidualstress

异种金属钎焊过程中在钎焊接头产生的应力。

3

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3.3

钎缝金属brazedmetal

钎料与母材发生冶金反应后，在钎缝间形成的、不同于钎料成分的连接金属。

3.4

金属间化合物intermetalliccompounds

铜/钢异种金属钎焊时，钎缝金属中生成的新相物质。

3.5

钎焊温度brazingtemperature

钎焊时为使钎料熔化并填满钎焊间隙及与母材发生相互扩散所需要的加热温度。

3.6

润湿性wettability

液态钎料对母材浸润和附着的能力。

3.7

钎着率brazedrate

钎焊接头中实际钎焊面积与名义钎焊面积的比值。

3.8

钎缝间隙brazinggap

在钎焊温度下的待钎焊试件之间的间隙。

4基本要求

（1）人员应掌握钎焊相关的基础知识，并经过专业岗位技术培训，经考核合格后，持岗位资格证

上岗。同时人员应严格按照相应产品的钎焊工艺要求进行培训和考试，待考试合格后才能进行钎焊操

作；

（2）人员熟悉钎焊设备的操作；

（3）人员掌握用电安全知识；

（4）场地照明、通风、灭火装置齐全；

（5）乙炔、酒精、氧气等易燃易爆品严格管理；

（6）设备应在检定合格期内，应严格按使用说明书及安全操作规程使用。

5材料

5.1母材

（1）铜及铜合金的成分应符合GB/T5231—2012的相关规定；

（2）钢的成分应符合GB/T700、GB/T1591、GB/T20878的相关规定；

（3）铜及钢的可钎焊性能见表1。

4

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表1铜及钢的可钎焊性能

类别名称名义成分可钎焊性

铜WCu≥99.9%优

普通黄铜Cu-Zn优

铅黄铜Cu-Zn-1.5Pb良好

锰黄铜Cu-39Zn-3Mn-1Al困难

铜及铜合金

铝青铜Cu-9Al-2Mn困难

Cu-9Al-4Fe

铬青铜Cu-0.75Cr优

硅青铜Cu-3Si-2Mn良

锰白铜Cu-40Ni-1.5Mn优

碳钢优

钢低合金钢—优

不锈钢良

5.2钎剂

根据母材类型、钎焊温度以及工件服役环境，铜/钢异种金属钎焊常用粉状及膏状钎剂见表2。

表2铜/钢异种金属钎焊常用粉状及膏状钎剂

类别牌号成分（质量分数，%）使用温度/℃应用范围

YJ1硼砂100800~1150

碳钢、铜及铜合金

YJ2硼砂25，硼酐75850~1150

铜基钎剂

硼酐64-66，脱水硼砂17-21，氟化钙

200（苏）850~1150

14-16不锈钢、合金钢、高温

合金

YJ6硼酸80，硼砂14.5，氟化钙5.5850~1150

QJ104硼砂50，硼酸35，氟化钾15650~850铜合金、钢、不锈钢

QJ102脱水氟化钾42，氟硼酸钾23，硼酐35600~850

银基钎剂硼酸，氟硼酸钾

QJ1013070550~850铜及铜合金、合金钢、

不锈钢

QJ103氟硼酸钾＞95，碳酸钾＜5550~750

284（苏）脱水氟化钾35，氟硼酸钾42，硼酐23500~850

RJ1ZnCl240，水60290~350铜及铜合金、钢

铜合金、不锈钢、镍络

软钎剂，，水

RJ5ZnCl225HCl2560180~320合金

RJ8ZnCl265，KCl14，NaCl11，NH4Cl10250~400铜及铜合金

5

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5.3钎料

5.3.1钎料选用原则

（1）钎料应具有合适的熔点；

（2）钎料对铜和钢均具有较好润湿性；

（3）钎料应具有稳定和均匀的成分，尽量减少钎焊过程中合金元素的偏析和挥发；

（4）钎料与母材间的电化学相容性要好，具有合适的电极电位；

（5）钎料反应物性能良好；

（6）钎料要符合环保要求且具经济性。

5.3.2常用钎料

铜及铜合金与钢异种金属钎焊时常用钎料见表3，具体牌号及主要成分见附录A。

表3铜/钢异种金属钎焊钎料选择表

类别铜与低合金钢（GB/T1591）铜与碳钢（GB/T700）铜与不锈钢（GB/T20878）铜与铸铁

B-AgB-AgB-Ag

B-Ag

钎料B-CuZnB-CuZnB-CuZn

B-Au

B-AuB-AuB-Au

5.3.3钎料形态

根据钎缝类型选择其形态，常见钎料形态包括丝、棒、环、箔、膏、颗粒及预成型体等。

6钎焊方法及设备

铜及铜合金与钢异种金属钎焊通常采用火焰钎焊、感应钎焊、真空钎焊等，具体选择方式见表

4。

表4铜/钢异种金属钎焊方法及设备选择

钎焊方法钎焊设备优缺点推荐使用范围

优点：设备简单，操作灵活，

氧乙炔及焊枪加热成套设备，手工

可钎焊形状不规则产品。

操作需将火焰调节为弱碳化焰，利1.用于小批量焊接。

火焰钎焊缺点：火焰温度调解受限，温

用中性焰或外焰加热基体，防止不2.用于野外焊接。

度控制困难，操作技术要求

锈钢发生氧化。

高。

电流频率在450KHz~1000KHz之间优点：钎焊效率高；局部加热

的高频感应焊机，可根据工件形工件变形较小；劳动条件好；

1.用于自动化或半自动化钎焊。

感应钎焊状、大小设计相应线圈。工件与线可钎焊各种形状复杂工件。

2.用于钎焊形状复杂的工件。

圈保持3mm~4mm间隙，感应电流缺点：钎焊大型工件易出现温

发热区集中于工件钎焊部位。度不均匀现象。

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优点：炉温均匀，一致性高，

1.钎焊精度要求高，形状复杂的工

真空度大于5×10-2Pa；有效加热区质量可靠。

真空钎焊件。

的炉温均匀性：±5℃。缺点：设备投资高、维护费

2.用于工件的批量钎焊。

大。

7钎焊工艺

7.1工艺流程

常用铜/钢异种金属钎焊工艺流程见图1。

图1铜/钢异种金属钎焊工艺流程

7.2工艺内容

7.2.1焊前准备

（1）检查待焊工件外观；

（2）复检工件尺寸；

（3）母材、钎料表面清理、喷砂，去除氧化物；

（4）用酒精（GB/T679）超声清洗母材、钎料，晾干备用；

（5）钎料制备成与钎焊面形状相近形状，或选用膏状钎料或提前预置。

7.2.2装备固定

（1）按照图纸要求进行装配，确保铜/钢相互位置固定。针对铜/钢管插接钎焊，应保证铜管在

外，钢管在内；

（2）将膏状钎剂涂在钎料以及母材待焊处，真空钎焊不需涂敷钎剂；

（3）优先选用重力定位、突起部定位、配合定位等自身定位方法。无法实现自身定位的可采用夹

具定位，推荐选用夹具材料为铸铁或高温合金；

（4）铜/钢钎焊间隙与所选钎料有关，具体见表5，最佳间隙数值由试验评审后确定；

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（5）根据实际情况确定钎料用量，防止钎料无序流动。真空焊时可采用氧化铝、氧化镁、氧化钛

等阻流剂。

表5铜/钢异种金属钎焊接头推荐间隙

序号所选钎料钎焊间隙/mm

钎剂钎焊0.025~0.125

1银基钎料

气保护钎焊0~0.05

2铜钎料气保护钎焊0~0.05

3铜锌钎料钎剂钎焊0.05~0.125

4金基钎料钎剂钎焊0.025~0.125

流动性好的钎料，真空和气保护钎焊0~0.05

5镍基钎料

其他钎料，真空和气保护钎焊0.05~0.125

7.2.3序间检查

（1）工件装配、固定后应符合技术文件要求；

（2）钎料摆放、钎剂使用复合工艺要求；

（3）钎焊设备检查，确保正常工作。

7.2.4钎焊

（1）工件装配好后、加热升温；

（2）钎焊温度应比钎料液相线温度高30℃～50℃，常见钎料的熔化温度见表4；

（3）缓慢均匀加热，在保证焊接质量的前提下尽可能缩短加热时间。适宜的加热速度及时间需结

合工件形状、尺寸、所用钎料特性等因素综合考虑；

（4）保温时间根据工件大小、钎料与母材间相互作用的剧烈程度而定。大尺寸工件延长保温时

间，尺寸和间隙小的工件缩短保温时间。最佳的保温时间应经试验评审后确定；

（5）当钎料在熔化状态时，用陶瓷棒轻微错动工件至焊缝处不再有气泡逸出；

（6）针对铜/钢异种金属钎焊，焊后应缓慢冷却。火焰、感应焊接，焊后放入保温材料或保温炉

中冷却、真空钎焊随炉冷却；

（7）焊后工件进行表面清理，沸水煮30min～45min后喷砂，清除残留钎剂、氧化皮；

（8）目视检查工件有无钎焊缺欠。

8质量检验

8.1接头等级

钎焊接头等级按JB/T6966的规定分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级。接头等级应在设计图样中注明。未注明

时按Ⅲ级接头执行。

8

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8.2质量要求

8.2.1钎缝外观

（1）钎缝外露部位均应显示有钎料且光滑连续，缺焊焊缝长度不超过焊缝总长度的5%；

（2）钎缝处无夹渣、气孔、过烧、氧化、焊瘤、未钎透等缺欠；

（3）钎缝中允许存在微小的不规则圆角、局部凹陷、局部表面疏松和非钎料氧化引起的钎角表面

不光滑等缺欠。

8.2.2内部质量

（1）钎焊接头内部不允许有裂纹；

（2）钎焊后母材不允许有过烧；

（3）Ⅰ级、Ⅱ级钎焊接头内部不允许有穿透性缺欠；

（4）钎着率应符合表6的要求。

表6钎着率要求

级别Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级

钎着率≥90%≥80%≥70%

8.3检验规则

8.3.1外观质量

（1）工件焊前准备、装配固定、焊后处理均应进行检验；

（2）钎缝应进行目视外观检验，必要时使用5～10倍放大镜进行，对于有阻挡视线、不能直接目

视的部位可采用反光镜进行观察。

8.3.2内部质量

（1）钎焊接头内部质量抽检比例按图样或专用技术文件的规定；

（2）根据工件具体结构特点，可采用渗透检测、射线检测、超声波检测、致密性检测等检验钎焊

件内部质量，具体可参照JB/T6966的相关规定执行；

（3）渗透检测法可检测露在表面的缺欠，如裂纹、疏松、缩孔和气孔等；

（4）致密性检测法用于检测钎缝的贯穿性缺欠；

（5）计算钎着率时可采用焊缝无损检测（具体可参照GB/T3323.1中的相关规定）、超声波和撕

裂钎缝的方法获取钎缝的实际钎焊面积。

8.3.3钎缝强度测试

常见铜/钢搭接、插接接头焊缝强度测试装置见图2；常见铜/钢对接接头焊缝强度测试装置见图

3，具体测试方法按照GB/T11363的相关规定执行。

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图2常见铜/钢搭接、插接接头焊缝强度测试装置图

图3常见铜/钢对接接头焊缝强度测试装置图

9常见钎焊缺欠及解决方法

铜和钢钎焊常见缺欠及解决方法见表7。

表7铜/钢异种金属钎焊常见缺欠及解决方法

常见缺欠出现原因解决方法

钎缝氧化钎剂选用不当，未起到保护作用合理选择钎剂

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钎料未流铺加热速度过快，母材温度较低适当减缓加热速度

钎缝夹杂焊前工件表面存在油污、氧化皮等彻底清理工件表面

工件变形铜基铜合金加热温度过高，发生软化控制加热时间、检测工件温度

工件强度低加热、保温时间过长，脆性金属间化合物生长剧烈缩短加热时间

焊缝裂纹焊后冷却速度快，铜、钢膨胀系数差异焊后进行缓冷、保温处理

钎焊接头腐蚀焊后未及时清理钎剂及残渣彻底清理焊后工件表面

10技术安全

（1）钎焊操作应严格遵守工厂技术安全的有关规定；

（2）钎焊过程中使用的酒精、丙酮等易燃易爆物品的管理应严格遵守工厂技术安全的有关规定；

（3）工装、夹具、工具等必须定置摆放；

（4）安装钎焊设备的厂房应有通风装置；

（5）钎焊操作前，应仔细检查水冷系统；

（6）高频加热设备要有专用地线，操作位置铺设耐压绝缘橡胶；

（7）设备检修时，必须切断总电源开关。

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附录A

（推荐性）

铜与钢钎焊推荐用钎料

A1.铜与钢钎焊推荐用银基钎料见表A.1。

表A.1铜与钢钎焊推荐用银基钎料

成分(质量分数,%)熔化温度/℃

牌号钎焊温度/℃主要特点

AgCuZnCdSiNiMnTsTʟ

BAg50CuZnCdNi5015.51615.53632688720～750综合性好

—

BAg50CuZnNi502028—2660750770～800抗疲劳能力强

BAg49CuZnMnNi4916234.57.5625705725～750润湿性好、强度高

—

BAg45CuZnSn453024.73—677743773～793综合性好

填缝性好、抗疲劳

～

BAg40CuZnNi4030282670780800830能力强

Bag45CdZnCu45151624—595630660～680润湿好、强度高

BAg40CuZnCdNi401617.326.40.3—595605635～680润湿、流铺性好

—

BAg40CuZnNi4030282671779800～850润湿性好

BAg35ZnCu353233685755775～800技术经济性好

—

润湿性好、填缝能

—～

BAg25ZnCu254035700790820850力强、强度高

BAg20ZnCu2044690810840～860技术经济性好

400.15—

BAg12ZnCu1248800830860～890技术经济性好

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A2.铜与钢钎焊推荐用铜基钎料见表A.2。

表A.2铜与钢钎焊推荐用铜基钎料

成分(质量分数,%)熔化温度/℃

牌号钎焊温度/℃主要特点

CuZnNiMnCoSiSnTsTʟ

BCu84MnNi84—3.512.5—96510001030～1050冲击韧度高、强度较高

—

BCu60Zn6039.7—875895925～950钎焊温度、强度中等

—0.3

BCu54ZnMn5420250.7830860890～910钎焊温度软低、强度低

—

BCu58ZnMn4880909940～960通用性强、综合性能好

5838

BCu58ZnMnCo2890925945～970接头强度高(L801)

BCu48ZnNi484210——921935965～990接头强度商、耐高温

BCu57ZnMnCo57392890930950～970流铺性好、润湿性好

BCu54Zn5436——885888900～930适宜没渍钎焊、烧结

BCu60ZnSiMn60余量0.15—0.3—870900930～950流动性好、耐高温疲劳

A3.铜与钢钎焊推荐用贵金属钎料见表A.3。

表A.3铜与钢钎焊推荐用贵金属钎料

成分(质量分数,%)熔化温度/℃

牌号钎焊温度/℃主要特点

AuZnNiMnCuSiSnTsTʟ

H1AuCu2020910940～960

对铜、钢及其合金具有优良的润湿性

—970～980

H1AuCu2828930940耐蚀性好、延展性好

余量—

H1AuCu5050975

950980～1000

高温强度优异，广泛应用于航空、

——

H1AuNi17.517.5950电子等工业

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ICS25.160.01

CCSJ33

团体标准

T/CWAN0092—20