哈工大-钎焊复习思考题

1、钎焊技术原理钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。

2、描述全部钎焊工艺过程并简单分析各不同阶段所发生的物理或化学现象钎剂融化、钎剂填缝、钎剂去膜、钎料融化、钎料填缝钎焊工艺过程：一是钎料填满钎缝的过程，二是钎料同母材相互作用的过程。

如果钎焊时使用钎剂，则还有一个钎剂的填缝过程。

不同阶段的物理化学现象：一：钎剂在加热熔化后流入焊件间的间隙，同时熔化的钎剂与母材表面发生物化作用，从而清净母材表面，为钎料填缝创造条件。

二：随着加热温度升高，熔化的钎料与固态母材接触，润湿母材，并在其上铺展。

随后，熔化的钎料依靠毛细作用在钎缝间隙内流动进行填缝。

三：液态钎料在毛细填缝的同时，与母材发生相互扩散作用，一种是母材向液态钎料的扩散，即通常说的溶解；一种是钎料组分向母材的扩散。

3、钎焊技术特点优点：（1）加热温度较低（2）焊件变形小，尺寸精确高（3）可焊异种金属或材料（4）适合于批量生产，生产率很高缺点：（4）接头强度低（5）耐热性差总之，钎焊最明显的优点：母材不化钎料化。

钎焊较适宜连接精密、微型、复杂、多钎缝、异类材料的焊件。

4、简述钎焊工艺方法原理及特点烙铁钎焊用于细小简单或很薄零件的软钎焊。

波峰钎焊用于大批量印刷电路板和电子元件的组装焊接。

施焊时,250℃左右的熔融焊锡在泵的压力下通过窄缝形成波峰，工件经过波峰实现焊接。

这种方法生产率高，可在流水线上实现自动化生产。

火焰钎焊用可燃气体与氧气或压缩空气混合燃烧的火焰作为热源进行焊接。

火焰钎焊设备简单、操作方便，根据工件形状可用多火焰同时加热焊接。

这种方法适用于自行车架、铝水壶嘴等中、小件的焊接。

电阻钎焊利用电流流过被焊工件时,在钎料与母材界面因接触电阻,产生热量进行局部加热钎料,同时还对待焊接处施加一定的压力,加热快。

适合于物理性能和厚度差异大的焊件，局限是焊件尺寸不能太大。

浸沾钎焊将工件部分或整体浸入覆盖有钎剂的钎料浴槽或只有熔盐的盐浴槽中加热焊接。

这种方法加热均匀、迅速、温度控制较为准确，适合于大批量生产和大型构件的焊接。

盐浴槽中的盐多由钎剂组成。

焊后工件上常残存大量的钎剂，清洗工作量大。

感应钎焊利用高频、中频或工频感应电流作为热源的焊接方法。

高频加热适合于焊接薄壁管件。

采用同轴电缆和分合式感应圈可在远离电源的现场进行钎焊，特别适用于某些大型构件，如火箭上需要拆卸的管道接头的焊接。

炉中钎焊将装配好钎料的工件放在炉中进行加热焊接，常需要加钎剂，也可用还原性气体或惰性气体保护，加热比较均匀。

大批量生产时可采用连续式炉。

真空钎焊工件加热在真空室内进行，主要用于要求质量高的产品和易氧化材料的焊接。

电弧钎焊：局部加热，温度高，升温快，适合于大尺寸、长焊缝。

激光钎焊：局部加热，温度高，升温快，适合于大尺寸、长焊缝。

5、钎料的基本要求是什么(1)其熔点应低于被焊母材(2)与被焊母材有一定的润湿性(3)能与被焊母材有适当的溶解和扩散或化合作用(4)满足焊接接头的性能要求a．钎料应具有合适的熔点。

它的熔点至少应比母材的熔点低几十度。

二者熔点过于接近，会使钎焊过程不易控制，甚至导致母材晶粒长大、过烧以及局部融化。

b．钎料应具有良好的润湿性，能充分填满钎缝间隙。

c．钎料与母材的扩散作用，应保证它们之间形成牢固的结合。

d．钎料应具有稳定和均匀的成分，尽量减少钎焊过程中的偏析现象和易挥发元素的损耗等。

e．所得到的接头应能满足产品的技术要求，如机械性能和物理化学性能方面的技术要求。

f．考虑钎料的经济性，应尽量少用或不用稀有金属和贵重金属。

6、举例说明自钎剂钎料的特点自钎剂钎料时指自身含有能起到钎剂作用的微量或一定量元素的钎料。

(1)钎料内含有较强的还原剂，在钎焊温度下能够还原母材表面的氧化物；(2)还原剂与母材表面氧化物作用后的还原产物，熔点应低于钎焊温度，或者还原产物能与母材表面氧化物形成低熔点的复合化合物。

(3)还原产物或所形成的复合化合物的粘度小，能被液态钎料排开，不妨碍钎料铺展。

(4)还原剂应能溶于钎料内，还原剂最好能降低液态钎料的表面张力，改善钎料的润湿性。

如铜磷钎料中的磷在钎焊过程中能还原氧化铜，还原产物五氧化二磷与氧化铜形成复合化合物，在钎焊温度下呈液态覆盖在母材表面，可防止母材氧化。

7、描述并列出各类钎料合金a.锡基钎料：锡铅钎料是软钎料中应用最广的钎料。

有些锡铅钎料中含有少量锑，用以减少钎料在液态时的氧化，提高接头的热稳定性。

锡铅钎料的工作温度一般不高于100度，此外锡铅钎料在低温下有冷脆性。

b.铅基钎料：纯铅不宜做钎料，因为它不能很好的润湿铜、铁、铝、镍等常用金属。

通用的铅基钎料是在铅中添加银、锡、镉、锌等合金元素组成的。

适用于钎焊铜和铜合金。

c.镉基钎料：是软钎料中耐热性最好的一种，工作温度可达250度。

d.铝基钎料：主要用于钎焊铝及铝合金。

e.银基钎料：是应用最广的一类硬钎料。

熔点不是很高，可以润湿很多金属，并具有良好的强度，塑性，导热性，导电性等性能。

f.铜基钎料：钎焊温度高，需要在还原性气氛、惰性和真空条件下进行。

钎焊时要求接头间隙很小。

g.锰基钎料：当接头温度高于600度时，可采用能承受更高工作温度的锰基钎料。

h.镍基钎料：用于钎焊高温工作的零件。

8、对比分析钎焊接头设计与熔焊的不同之处有哪些？钎焊接头常用搭接形式而非对接；钎焊对接头搭接长度及钎缝间隙值有所要求；要注意消除接头的应力集中。

(1)熔焊连接的基本接头型式为对接接头，节省材料，减轻重量。

钎焊连接的基本接头型式为搭接接头，可以达到在接头与焊件具有相等的承载能力的要求，装配要求也相对地较为简单。

(2)与熔焊接头相比，钎焊接头由于接头形式的特点以及材料的不均一性，使产生应力集中的几率要大得多，其危害性也严重的多，因此在设计中应给予充分的注意。

9、简述钎剂的作用（1）改善润湿：起界面活性的作用，清除母材和钎料表面的氧化物及其它杂质，改善液态钎料对母材的润湿性（2）防止氧化：以液态薄膜的形式覆盖在工件金属和钎料的表面，隔离空气，保护钎料及焊件不被氧化。

10、钎剂的组成及其作用(1)钎剂基体组分使钎剂具有需要的熔点；作为钎剂其它组分以及钎剂作用产物的溶剂；铺展形成致密的液膜、覆盖母材和钎料表面，防止空气的有害作用。

(2)去膜剂起溶解母材和钎料表面氧化膜的作用。

(3)活性剂由于钎剂中去膜剂的添加量受到限制，有时氧化膜的溶解相当缓慢，以致不能完全去除。

在这种情况下，必须添加活性剂，以加速氧化膜的清除病改善钎料的铺展。

11、简述杨氏方程的内涵，并说明其在分析润湿现象中的作用杨氏方程为……描述了一种液体对一种固体的润湿性与三种表面张力（.. .. ..）的关系。

可以用来定量评定液体对固体进行润湿的能力。

（1）杨氏方程表示了固—气、液—气、液—固三种界面间的界面张力与润湿角的关系，即铺展终了时，某一点处的三力平衡方程。

（2）由杨氏方程可以看出，钎料对母材的润湿性取决于具体条件下三相间的相互作用，但不论情况如何，σσσσ……即容易铺展。

上述分析给改善钎料对母材的润湿性指出了方向。

12、分析钎料合金与母材润湿性的影响因素(1)钎料和母材的成分钎料和母材的成分对润湿性的影响存在以下的规律性：如钎料与母材在液态和固态均不能相互作用，则她们之间的润湿性很差；若钎料能与母材相互溶解或形成化合物，则液态钎料能叫好地润湿母材。

(2)温度的影响液体的表面张力与温度存在一定关系(…)，随着温度的升高，液体的表面张力不断减小，有助于提高钎料的润湿性。

(3)金属表面氧化物的影响金属表面总是存在着氧化物。

在有氧化膜的金属表面上，液态钎料往往凝聚成球状，不与金属发生润湿。

氧化物对钎料润湿性的这种有害作用是由于氧化物的表面张力比金属本身要低得多所致。

(4)钎剂的影响钎焊时使用钎剂可以清除钎料和母材表面的氧化膜，改善润湿。

(5)母材表面状态的影响母材的表面粗糙度在不少情况下都能影响到钎料对它的润湿。

(6)表面活性物质的影响溶液中表面张力小的组分将聚集在溶液表面层呈现正吸附，使溶液的表面自由能降低。

凡是能使溶液表面张力显著减小、因而发生正吸附的物质，称为表面活性物质。

因此，当液态钎料中加有它的表面活性物质时，它的表面张力将明显减小，对母材的润湿性因而得到改善。

13、试说明选择钎料时，一般通过润湿角的测量来评价润湿程度的好坏，而不是从杨氏方程计算出发？因为除液态纯金属的表面张力数据比较齐备外，很多固态金属和一些金属系统的界面张力数据很少，至于通常为多元合金的钎料，上述各项数据更为稀少，因此无法借用杨氏方程来指导生产实践。

由于无法从理论上完全确定润湿性的好坏，只能借助实验方法来评定，其中较为常用的是测量润湿角。

14、简述钎焊润湿性判断方法的原理及特点定性分析：从冶金学角度利用相图进行分析；利用杨氏方程进行分析。

定量测定：见P515、简述钎焊时易出现哪几种缺陷，并分析其产生的原因a.焊缝的不致密性：由于间隙内部金属表面不可能绝对平齐，清洁度也有所差异，加以液态钎料和钎剂同金属表面的物理化学作用等因素的影响，使钎剂和钎料在填缝时常常以不整齐的前沿向前推进，结果形成小包围。

（如图P140）其次，熔化的钎剂或钎料沿钎缝外围的流动速度与其在间隙内部的填缝速度是不同的，结果可能造成钎料对间隙内部的气体或钎剂的大包围现象。

（如图P140）此外，钎剂在加热过程中可能分解出气体，母材或钎料中某些高压元素的蒸发以及溶解在液态钎料中的气体在钎料凝固时的析出。

这些气体在钎料凝固前来不及全部排出钎缝，也会形成气孔。

b.母材的自裂：吸附假说。

受应力的金属与能降低固态金属表面能的表面活性液态金属接触时，液态金属能向固态金属表面的显微裂缝渗入，使其扩大，并且使固态金属的强度降低，从而形成脆性破坏。

c.溶蚀：是母材向钎料过渡溶解所造成的。

P13916、液态金属为什么会通过毛细作用进行填缝，其物理机制是什么（1）因为焊缝间隙很小，如同毛细管，钎料依靠毛细作用在钎缝间隙内流动。

（2）当把间隙很小的平行板插入液体中时，液体在两个平行板的间隙中上升或者下降的高度由下面的式子决定：见4页。

外加后面两段的前两句话。

17.铝合金钎焊特性分析及钎焊工艺设计，并作具体说明答：1. 铝与氧的亲和力很强，在空气中易被氧化生成致密而结实的氧化膜；1.铝合金的导热率和比热大，导热快；2.铝合金的线膨胀系数大;3.铝合金的焊接过程中容易形成气孔产生缺陷；4.在焊接过程中由于焊接热的影响，焊接接头中热影响区会出现软化，降低强度；5.铝合金的合金元素会发生蒸发和烧损；6.铝在高温中的强度和塑性比较低；7.铝合金焊接接头的耐腐蚀性能低于母材；8.铝合金焊接时由固态向液态转变时，没有明显的颜色变化，给焊接操作带来困难。