钎焊的钎料和钎剂精编版共26页
钎焊第四讲 钎料
Sn-80%Au
3. 高强度焊锡
+2%Ag, Ag3Sn细晶强化
锡黑死病(锡疫)
•不是人摄入Pb所得 的病；
•是Sn工件得病；
特征与传染病相似： •有潜伏期；
•表面形貌类似病理 上的囊肿；
图4.9 冷却管上发现的Sn黑死病
事实上含Pb的Sn，反而不会出现黑死病现象
表4.3 Sn的同素异构体
转变温度：13.2 oC Sn黑死病发生的特征： 产生很大过冷，潜伏期长； 在表面发生，从不在内部发生； 伴随体积膨胀产生的龟裂和粉末； 由金属颜色变灰色； 加工促进转变；
Ag基钎料
Ag-Mn, Ag-Cu, Ag-Cu-Zn等
表4.5 Ag基钎料的化学成分及物理性能
Cu基钎料
Cu, Cu-P, Cu-Zn等
表4.5 Cu基钎料的化学成分及物理性能
Ni基钎料
表4.6 Ni基钎料的化学成分及物理性能
Au基钎料
表4.7 Ni基钎料的化学成分及物理性能
Ti基钎料
Cu, Ni, Zr, Be等
钎料的牌号
第7章 钎焊材料
第七章钎剂与钎料钎焊是采用比母材熔点低的材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点但低于母材熔化的温度，利用液态钎料的润湿作用填充接头间隙，并与母材相互扩散实现被焊工件连接的一种方法。
与熔焊相比，钎焊的优点在于加热温度低、工件变形小、接头平整美观、可连接不同的材料、生产效率高等；缺点是钎焊接头强度低、接头装配要求高，应保证严格的装配间隙。
钎焊接头的质量与所选用的钎焊材料(如钎剂、钎料等)、工艺方法及参数等有关。
常用的钎焊方法分类、原理及应用见表1.7.1。
7.1 气焊熔剂气焊熔剂(又称气剂或焊粉)是气焊时的助熔剂, 主要作用是去除焊接过程中生成的氧化物、改善母材润湿性能、促使获得致密的焊缝组织等。
气焊熔剂以字母“CJ ”表示, 其后第一位数字表示气焊熔剂的用途类型(见表1.7.2); 第二、三位数字表示同一类型气焊熔剂的不同编号。
常用气焊熔剂的牌号、化学成分及用途列于表1.7.3。
气焊低碳钢时, 不需要熔剂。
7.2 钎焊熔剂(钎剂)钎剂是钎焊过程中用的熔剂，与钎料配合使用，是保证钎焊过程顺利进行和获得致密接头不可缺少的。
钎剂的作用是清除熔融钎料和母材表面的氧化物，改善润湿性，保护钎料及母材表面不被继续氧化，改善钎料对母材的润湿性能，使其能顺利地实现钎焊过程。
钎剂与钎料的合理选用对钎焊接头的质量起关键作用。
7.2.1 对钎剂的基本要求1) 钎剂的熔点和最低活性温度比钎料低, 在活性温度范围内有足够的流动性。
在钎料熔化之前钎剂就应熔化并开始起作用，去除钎缝间隙和钎料表面的氧化膜，为液态钎料的铺展润湿创造条件。
2) 应具有良好的热稳定性，使钎剂在加热过程中保持其成分和作用稳定不变。
一般说来钎剂应具有不小于100℃的热稳定温度范围。
3) 能很好地溶解或破坏钎焊金属和钎料表面的氧化膜。
钎剂中各组分的气化(蒸发)温度比钎焊温度高, 以避免钎剂挥发而丧失作用。
4) 在钎焊温度范围内钎剂应粘度小、流动性好，能很好的润湿钎焊金属、减小液态钎料的界面张力。
火焰钎焊用的钎料和钎剂
火焰钎焊用的钎料和钎剂(一)对钎料的基本要求1．钎料的熔点应比母材的熔点低40～60℃，若接头在高温下工作时，钎料的熔点应高于工作温度。
2．钎料应具有良好的润湿性，并具有与母材相互扩散、熔解的能力，以利于填满接头间隙，获得牢固的钎焊接头。
3．钎料应满足钎焊接头的机械性能和物理、化学性能要求，如抗拉强度、导电性、耐腐蚀性和抗氧化性等。
4．钎料的热膨胀系数应与母材相近，以避免在钎缝中产生裂纹。
(二)火焰钎焊用钎料钎料是钎焊时用作形成钎缝的填充金属，按其熔点分为两类：其中熔点低于450℃的钎料为软钎料，熔点高于450℃的为硬钎料。
硬钎料一般用于工作温度和强度要求较高的焊件的钎焊，常用于气焊火焰钎焊，这一类硬钎料主要有银钎料。
铜锌钎料和铜磷钎料等。
1．银钎料：为银(Ag)、铜(Cu)和锌(Zn)的合金，并含有少量的镉(Cd)和镍(Ni)等。
银钎料较铜锌钎料和铜磷钎料熔点低，而且润湿性好、操作容易、强度高、导电性和耐腐蚀性优良，它可以钎焊铜及其合金、钢、不锈钢、耐热合金、硬质合金等。
火焰钎焊常用的银铜锌钎料有料302、料303和料304等。
火焰钎焊常用的银钎料的成分、性能和用途详见表1。
注：①钎焊紫铜时的数据。
②钎焊H62黄铜时的数据。
③钎焊碳钢时的数据。
④钎焊不锈钢时的数据。
2．铜锌钎料：这种钎料的机械性能和熔点与锌的含量有关，它具有较好的抗腐蚀性能，配合钎剂可钎焊铜、含锌量较少的黄铜、钢及铸铁等。
常用铜锌钎料的成分、性能和用途详见表2。
表2常用铜锌钎料的成分、性能和用途3．铜磷钎料：这种钎料具有良好的漫流性，适用于钎焊铜和黄铜。
但不能钎焊黑色金属，它不能润湿黑色金属表面，并且在钎缝靠基本金属(黑色金属)P)，使钎缝变脆。
铜磷钎料的接头能很好的边界处，易生成脆性的磷化铁(Fe3地在拉伸状态下工作，并且有良好的导电性。
但钎缝塑性差，所以不能在处于弯曲、冲击状态下工作的钎焊接头中采用。
常用铜磷钎料的成分、性能和用途详见表3。
钎剂ppt课件
(2)去膜剂：溶解钎焊金属和钎料的表面氧化膜，常 用碱金属和碱性金属的氟化物。 (3)活性剂：活化钎剂，以加速氧化物的溶解和改善 钎料在钎焊金属上的润湿，常用氯化锌、硼酐等。
软钎剂
无机软钎剂
无机软钎剂
无机软钎剂
无机软钎剂
常用无机软钎剂
有机软钎剂
有机软钎剂
有机软钎剂
有机软钎剂
• 松香一般以粉末或以酒精、松节油溶液的形式使用。 • 松香钎剂只能在300℃以下使用，超过此温度时将碳化而 失效。
硬钎剂
硬钎剂
硬钎剂
硼砂和硼酸作钎剂存在下列缺点
• 活性温度高，均在800℃以上，只能配合铜基钎 料使用 • 去氧化物的能力不强，不能去除铬、硅、铝、钛 等的氧化物。因此不能用来钎焊含这些元素多的 合金钢、不锈钢和高温合金。 • 残渣对金属的腐蚀作用虽然不大，但在接头表面 形成玻璃状硬壳，他它不溶于水，也难用机械方 法清楚干净。
钎剂
什么是钎剂?
钎剂是钎焊过程中用的
熔剂 对于大多数钎焊方法来说 : 钎剂是不可缺少的
去膜的必要性
钎剂
• 其目的是通过防止母材和钎料氧化，配合钎料促 进钎焊接头的形成。 • 通过清除工件表面氧化物，钎剂还起到减少表面 张力和促进钎料流动性的作用。 • 钎焊保护气体或真空条件也可视作一种特殊的钎 剂，保护气体或真空在工件周围提供了一个活性 或惰性的保护气氛，起到的也是钎剂作用。
可加水调制成膏,或加灼热的钎料插入粉状 钎剂中,或直接撒于接头处. 最长用的形式,直接刷涂在接头或钎料上
可将母材浸入悬浮液当中施加钎剂
钎剂清理
• 由有机酸及盐组成的钎剂，一般都溶于水，可采用热水洗 涤。由无机酸组成的软钎剂溶于水，因此可用热水洗涤。 含碱金属及碱土金属氯化物的钎剂（例如氯化锌），可用 2%盐酸溶液洗涤 • 硬钎焊用的硼砂和硼酸钎剂残渣基本上不溶于水，很难去 除，一般用喷砂去除。比较好的方法是将已钎焊的工件在 热态下放入水中，使钎剂残渣开裂而易于去除 .
钎焊材料及钎剂的分类
钎焊材料及钎剂的分类随着工业的不断前进发展，钎焊在各种行业当中都有所涉及，并且发挥的作用也有不断增强的趋势。
根据熔点不同，钎焊材料分为软钎料和硬钎料①软钎料：即熔点低于450℃的钎料，有锡铅基、铅基(T<150℃，一般用于钎焊铜及铜合金，耐热性好，但耐蚀性较差)、镉基(是软钎料中耐热性最好的一种，T=250℃)等合金。
软钎料主要用于焊接受力不大和工作温度较低的工件，如各种电器导线的连接及仪器、仪表元件的钎焊(主要用于电子线路的焊接)常用的软钎料有：锡铅钎料(应用最广、具有良好的工艺性和导电性，T<100℃)、镉银钎料、铅银钎料和锌银钎料等。
软钎焊：指使用软钎料进行的钎焊。
钎焊接头强度低(小于70Mpa)。
②硬钎料：即熔点高于450℃的钎料，有铝基、铜基、银基、镍基等合金。
硬钎料主要用于焊接受力较大、工作温度较高的工件，如：自行车架、硬质合金刀具、钻探钻头等(主要用于机械零、部件的焊接)常用的硬钎料有：铜基钎料、银基钎料(应用最广的一类硬钎料，具有良好的力学性能、导电导热性、耐蚀性。
广泛用于钎焊低碳钢、结构钢、不锈钢、铜以及铜合金等)、铝基钎料(主要用于钎焊铝及铝合金)和镍基钎料(主要用于航空航天部门)等。
硬钎焊：指使用硬钎料进行的钎焊。
钎焊接头强度较高(大于200Mpa)。
钎剂通常分为软钎剂、硬钎剂和铝、镁、钛用钎剂三大类。
图片来源⑴软钎剂按其成分可分为无机软钎剂(具有很高的化学活性，去除氧化物的能力很强。
能显著地促进液态钎料对母材的润湿。
组分为无机酸和无机盐。
一般的黑色金属和有色金属，包括不锈钢、耐热钢和镍铬合金等都可使用，但它残渣有腐蚀性，焊后必须清除干净)和有机软钎剂两类。
按其残渣对钎焊接头的腐蚀作用可分为腐蚀性、弱腐蚀性和无腐蚀性三类，其中无机软钎剂均系腐蚀性钎剂;有机软钎剂属于后两类。
常用的软钎剂有磷酸水溶液(只限于300℃以下使用，是钎焊含Cr不锈钢或锰青铜的适宜钎剂)、氯化锌水溶液和松香(只能用于300℃以下钎焊表面氧化不严重的金、银、铜等金属)等。
钎剂及其选用方法
钎剂及其选用方法钎剂是钎焊时使用的熔剂，它的作用是清除钎料和母材表面的氧化物，并保护焊件和液态钎料在钎焊过程中免于氧化，改善液态钎料对焊件的润湿性。
对于大多数钎焊方法，钎剂是不可缺少的。
一、对钎剂的基本要求(1)钎剂应具有足够的去除母材及钎料表面氧化物的能力。
(2)钎剂的熔点及最低活性温度应低于钎料的熔点。
(3)钎剂在钎焊温度下具有足够的润湿性。
(4)钎剂中各组分的气化(蒸发)温度应比钎焊温度高，以避免钎剂挥发而丧失作用。
(5)钎剂以及清除氧化物后的生成物，其密度均应尽量小，以利于浮在表面，不在钎缝中形成夹渣。
(6)钎剂及其残渣对钎料及母材的腐蚀性要小。
(7)钎剂的挥发物应当无毒性。
(8)钎焊后，残留钎剂及钎焊残渣应当容易清除。
二、软钎剂软钎剂是在450℃以下进行钎焊用的钎剂，分为以下两大类：(一)非腐蚀性软钎剂这种钎剂化学活性比较弱，对母材几乎无腐蚀作用。
松香、胺、有机卤化物等都属于非腐蚀性软钎剂。
松香是最常用的钎剂，一般以粉末或以酒精、松节油溶液的形式使用。
松香钎剂只能在300℃以下使用，超过此温度时将碳化而失效。
通常加入活性物质配成活性松香钎剂，以提高其去除氧化物的能力。
(二)腐蚀性软钎剂这种钎剂化学活性强，热稳定性好，可用于黑色金属及有色金属的钎焊，但是钎焊后的残留物必须彻底洗净。
常用的腐蚀性软钎剂见表7—13。
表7—13 常用的腐蚀性软钎剂牌号组分(质量分数)(％) 应用范围RJ 1 氯化锌40，水60钢、铜、黄铜和青铜RJ 3 氯化锌40，氯化铵5，水55钢、铜、黄铜和青铜RJ 5 氯化锌25，盐酸(密度1.198／cm3)25，水50不锈钢、碳素钢、铜合金RJ 8 氯化锌65，氯化钾14，氯化钠11，氯化铵10铜及铜合金三、硬钎剂硬钎剂是在450℃以上进行钎焊用的钎剂，常用的硬钎剂组分及用途见表7—14。
表7—14 常用的硬钎剂组分及用途牌号组分(质量分数)(％)钎焊温度(℃)用途YJ1 硼砂100 800～1150 用铜基钎料钎焊碳素钢、铜、铸铁、硬质合金等YJ2 硼砂25，硼酸75 850～1150YJ7 硼砂50，硼酸35，氟化钾15 650～850用银基钎料钎焊钢、铜合金、不锈钢和高温合金YJ8 硼砂50，硼酸10，氟化钾40 >800 用铜基钎料钎焊硬质合金QJ -101 QJ -10 2 硼酐30，氟硼酸钾70氟化钾42，硼酐35，氟硼酸钾23550~850650~850用银基钎料钎焊铜及铜合金、钢，不锈钢和高温合金201 硼酐77±1，脱水硼砂12±1，氟化钙10±0．5 850~1150用铜基钎料或镍基钎料钎焊不锈钢和高温合金QJ 105 氟化镉29～31，氯化锂24～26，氯化钾24～26，氯化锌13～16，氯化铵4．5～5．5450~600钎焊铜及铜合金黑色金属常用的硬钎剂是硼砂、硼酸及其混合物。
钎料
三、常见钎料介绍-自钎剂钎料
一,铜磷钎料----生产上广泛使用的空气自钎剂钎料 铜中加P的作用:1,显著降低合金的熔点(Cu3P能 给铜磷钎料带来脆性);2,钎焊铜时起自钎剂作用,还 原产物P2O5与氧化铜能形成复合化合物, 钎焊时呈 液态覆盖在母材表面,防止母材氧化.
三、常见钎料介绍-自钎剂钎料
三、常钎料介绍-银基钎料
3)银铜锌镉钎料 (1)银铜锌钎料最低熔点在720℃,加入镉可进一步降低熔点,改 善润湿性,又能保证钎料具有较高的塑性;这类钎料含银量 40%~50%,含(Zn+Cd)%低于40%,避免产生脆性相. (2) BAg40CuZnCd钎料是银钎料熔点最低的.越来越多的取代银 铜锌钎料. (3) BAg40CuZnCdNi钎料含镍,Ni的加入提高润湿性和抗腐蚀性. 4)银铜锌锡钎料 用锡代替镉:镉为有害元素,且蒸气压很高易挥发.锡的 含量不宜过多,以免塑性下降. 5)电真空银钎料 除满足一般要求外,还要保证钎料不含蒸气压高的元素, 如P,Cd,Zn,Li等
HL1 HL2 HL3 HL4
铜锌合金 铜磷合金 银合金 铝合金
三、常见钎料介绍-锡基钎料
锡基钎料中的锡铅钎料-最 常用的软钎料 Sn-Pb状态图,如图2所示; Sn-Pb的机械性能和物理性 能见图3所示
图2 Sn-Pb状态图 图3 Sn-Pb的机械性能和物理性能 •所以 可以根据不同的要求,选择钎料的成分
三、常见钎料介绍-自钎剂钎料
自钎剂钎料(定义):自身含有能起到钎剂作用的 微量或一定量元素的钎料.要实现自钎剂作用,有 四点要求: (1)钎料中含有较强的还原剂,钎焊时能还原母材表 面的氧化物. (2)还原剂与氧化物反应后的还原产物熔点低于钎 焊温度;或还原产物与母材表面氧化物形成低熔 点复合化合物. (3)还原产物与所形成的复合化合物黏度要小,能被 液态钎料排开,不影响钎料的铺展. (4)还原剂能溶于钎料,最好还能改善钎料的润湿性.
02钎焊用钎料
183～258 183～238 183～215 296~301
S-Sn60Pb39Sb1
59～61
余量
183～190
化学成分、力学性能及熔化温度与 HL600相同，是一种含松香弱活性 料芯的锡焊丝
用于钎焊铜，黄铜、镀锌或镀锡铁皮 等的常用钎料，可钎焊散热器、计 算机零件及发动机过滤器等
S-Sn50Fb49Sb1
钎料
brazing filler metal solder
什么是钎料?
钎料是钎焊时的填充材料,是在钎焊过程中加 入的一种金属或合金，它们的钎焊温度在液相 线温度以上,钎焊接头的质量主要取决于钎料。
上节课回顾
钎料的选择
• • • • 经济性能 使用性能 与母材的匹配 与钎焊方法的匹配
钎料成分推荐的最高使用温度
银基钎料的分类、型号及熔化温度
铝基钎料
主要以铝硅合金为基，还可加入铜、锌、锗等元素以满足工 艺性能的要求，用来钎焊铝和铝合金。
铝基钎料
铝基钎料适用于火焰钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊和真空钎焊等工艺方法。 铝基钎料的分类、型号、形状及熔化温度
锰基钎料
锰基钎料：以锰镍为基，还可加入铬、钴、铁、铜 等元素，以满足不同工艺的需要。锰基钎料的延性 好，对不锈钢、耐热钢具有良好的湿润能力，钎缝 有较高的室温和高温强度，中等的抗氧化性和耐腐 蚀性，对母材金属无明显的熔蚀作用。
镍基钎料
镍基钎料适用于炉中钎焊、感应钎焊和电阻钎焊等工艺方法。
表2.11 镍基钎料的分类、型号和钎焊参考温度
其他硬钎料
金基钎料：金基钎料内常加入铜、镍等元素。金基硬钎料与 母材金属的作用程度小，常用于薄件的钎焊。
钯基钎料：钯基钎料内常加入银、铜、锰、镍等元素。钯基 钎料具有润湿能力强、蒸气压低、延性好、强度高、对母材 金属溶蚀倾向小等特点，适用于不锈钢、镍基合金等材料的 钎焊，主要用于航空和宇航、电子工业等部门。