钎焊习题答案解析

第一章：

1. 推导钎料在平板间隙中上升高度与钎料表面张力、润湿角之间的关系

2.温度是如何影响钎料在母材上的润湿性的

液体的表面张力与温度的关系

Am ：一个摩尔液体分子的体积；K ：常数； T0：表面张力为零时的临界温度；τ：温度常数

随着温度的升高，液体的表面张力减小，提高了润湿性

温度升高，钎料本身的表面张力减小，液态钎料与母材间的界面张力降低，提高了

钎料的润湿性

温度过高，钎料的润湿性太强，造成钎料流失

2. 金属表面的粗糙度是如何影响钎料的润湿性的

母材表面粗糙度对与其相互作用弱的钎料的润湿性有明显 影响。

（Ag-20Pd-5Mn 钎料在不锈钢、铜＋HlSnPb58-2）

粗糙表面上纵横交错的细槽对液态钎料起到特殊的毛细作 用，促进了钎料在母材表面的铺展

母材表面状态对与其相互作用强的钎料的润湿性无影响。 （ LF21铝合金+Sn-20Zn ）

因钎料与母材的强烈相互作用，细槽迅速被液态钎料溶解 而不复存在

3. 金属表面的氧化物是如何影响钎料的润湿性的

金属表面上总是存在着金属氧化物，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，这是由于氧化物的表面张力比金属本身的表面张力要低得多所

)

(03

/2τσ--=T T K A m

致。

4.如何通过合金相图判断材料之间是否可以润湿

通过观察相图：

1)如果钎料与母材在液态和固态均不相互作用

润湿性很差

Fe-Ag、Fe-Bi、Fe-Pb、Fe-Cd等

2)如果钎料能与母材相互作用，则可以很好地润湿母材

相互溶解

形成金属间化合物

Ag-Ni

在1000°C时Ag在Ni中有3wt%左右的溶解度

Ag在Ni上有一定的润湿性

Ag可焊不锈钢

Ag-Cu

在779°C时在Ag在Cu中有8wt%左右的溶解度

Ag在Cu上有很好的润湿性

所以，同样以银为钎料，对于不同的母材随着它们之间相互作用的加强，液固界面张力减小，湿润性提高。

母材是合金的情况类似

5.从母材溶解量的计算公式指出影响母材溶解的因素

本质因素

母材在钎料中的极限溶解量

钎料组分在母材中的饱和固溶度

金属间化合物

工艺因素

溶解的计算

Q ：溶解量

t ：时间

K ：溶解速率

δ：扩散层厚度

S ：液- 固相接触面积

a ：溶解速度系数

C l：饱和溶解度

C ：母材在钎料中的浓度

V ：液态钎料的体积

ρs：液态钎料的密度而

VC

Q

s

ρ

=

所以

)

(

)

(

C

C

aS

dt

VC

d

l

s

-

=

ρ

如果温度、钎料量、接触面积均为常数，则

)

(C

C

V

aS

dt

dC

l

s

-

=

ρ

)

1(t V

aS

l

s

e

VC

Q-

-

=ρ

)

(C

C

aS

dt

dQ

l

-

=

固液传质的动力学方程

)

(C

C

S

K

dt

dQ

l

-

=

δ

温度和时间

♦ 溶解量随温度成指数函数增加 ♦ 随时间的增加关系与钎料量有关

钎料量

♦ 预置定量钎料：溶解随时间增加达到饱和 ♦ 浸沾钎焊：溶解量一直增加

6. 钎焊接头的几个区域及形成；对接头性能的影响

1) 钎焊接头有三个区域组成：母材上靠近界面的扩散区，钎缝界面区和钎缝中

心区。

扩散区组织是钎料组分向母材扩散形成的；

界面区组织是母材向钎料溶解，冷却后形成的。它可能是固溶体或金属间化

合物；

钎缝中心区由于母材的溶解和钎料组分的扩散以及结晶时的偏析，组织不同

于钎料的原始组织。

2) 对接头性能的影响：

一般情况下扩散区组织对性能的影响不大

界面区组织对接头性能影响很大：1.钎料与母材能形成固溶体，钎焊后

在界面区即可出现固溶体，固溶体组织具有良好的强度和塑性，对接头性能是有利的；2.界面区为连续层状化合物组织时，钎焊接头的性能将显著降低

接头钎料合金部分与原始成分有很大的差异

7. 钎料合金成分对母材向钎料中的溶解的影响

若钎料中含有母材的成分，则母材向钎料的溶解量减少 钎料合金成分在母材中的饱和溶解度越大，则一定时间下母材的溶解量

量越少

若钎料中有与母材形成金属间化合物的组分，则金属化合物阻挡母材溶

解，但当温度升高至金属间化合物熔化时，母材溶解加速

8. 如何从钎料合金成分抑制或改善接头金属间化合物层的生成

在钎料中加入不与母材也不与钎料形成化合物的组分 在钎料中加入与钎料而不与母材形成化合物的组分

9. 接触反应钎焊的原理

若两种金属能形成共晶或形成低熔固溶体，则在它们接触良好的情况下加热到高于共

晶温度或低熔固溶体熔化温度以上，依靠他们之间的相互扩散，在界面处形成共晶体或低熔固溶体，从而把二者连接起来。

母材 扩散区 界面区 中心区