一篇文章了解钎焊材料的选型方法，好文

2017-07-31 钎焊

正确地选用钎料是保证获得优质钎焊接头的关键，应从钎料和母材的相互匹配、钎焊件的使用工况要求、现有设备条件以及经济性等方面进行综合考虑来确定。

钎料的分类

1按照钎料的熔化温度范围分

        （1）熔点低于450℃的钎料称为软钎料如稼基、锡基、铅基、锌基等合金。

        （2）熔点高于450`C的钎料称为硬钎料（俗称难熔钎料）如铝基、铜基、银基、锰基、金基、镍基等合金。

2按照钎料的主要合金元素分

钎料按其主要合金元素可分为银基、铜基、锡基、铅基、铝基等钎料。

3按照钎料的制成形状分

钎料按其制成形状可分为丝、棒、片、箔、粉状或特殊形状钎料（例如环形钎料或膏状钎料等）。

4按使用时是否需要添加钎剂来分

按使用时是否需要添加钎剂来看，有自钎剂和添加钎剂之分。自钎剂钎料(self fluxing brazing alloy)是指不需要使用钎剂便能直接进行钎焊的钎料。属于一种特殊的金属连接材料。在这类钎料中含有能起到钎剂作用的元素。自钎剂钎料通常有两大类：一类为含磷的铜磷钎料和铜银磷钎料；另一类为含锂的铜基和银基钎料。

钎料的特性

选择钎料之前，必须了解和评估钎料的三个基本特性：物理性能，熔化过程和可以采用的形式。

钎料的物理性能基于其冶金组成。（钎料一般是合金，是由两种或多种“纯”金属制成的。）这些组分确定了这种钎料是否与被连接的金属匹配—能湿润母材，流过接头区，并且不生成有害的冶金组分。另外，由于生产需要可能要求特别的性能。 例如，如果是真空钎焊，就要求钎料没有任何易挥发元素，如镉或锌。如一些电子元件就需要非常高纯度的钎料。而抗腐蚀的接头需要钎料既要抗腐蚀，又要与被连结的母材和谐共存。

钎料的熔化过程也是基于冶金组成。由于大多数钎料是合金，它们一般不像纯金属熔化那样，从固态到液态是同一个温度。但是，有一个非常重要的例外。有一种合金，称为共晶体，它们也像纯金属那样熔化。银一铜合金，72%银，28%铜。这种钎料在一个单一的温度780℃完全熔化。用冶金术语来讲就是，其熔点（固相点）和流态点（液相点）是相同的。

注意，在72%银，28%铜组分时，液相线温度和固相线温度是相同的，而这种共晶组分左边或右边的合金不是直接从固态到液态的，而是经过一个“糊状的”范围-这儿合金是固相和液相共存。这个范围是“固相点”温度与“液相点”温度之差。“固相点”温度是合金完全固化的最高温度，即当合金加热时从这一点开始熔化。“液相点”温度是合金完全为液态的温度（即当合金冷却时，从这一点开始固化）。

在所有的钎焊应用中，钎焊钎料的“液相点温度”是一个非常重要的温度。由于在钎焊中，你决不想--或不需要熔化母材，你就应该选择一种钎料，它的液相点温度比两种母材的固相点温度都低。 还有一些钎焊，必须特别考虑液相点因素。例如，当分步钎焊一个组件时，即在先前钎焊过的接头附近再钎焊。第二次钎焊操作不能扰乱第一次的接头。防止的方法就是再用另一种钎料。使得第二次接头的钎料的液相点温度比第一次接头使用的钎料的液相点温度低。这种方法确保当进行第二次钎焊时第一次的接头不被熔化。

 常见钎料形式有丝、片、线、环、粉、膏、箔、预成型、带芯等，可根据待焊工件结构特点，具体采用的钎焊方法和钎焊生产效率要求等来确定适当的钎料形式。

钎料的选用方法

选用钎料时主要考虑母材的特点和对接头性能的要求，一般来说应综合考虑以下因素：

（1）钎料应具有合适的熔化温度范围，至少应比母材的熔化温度范围低几十度。

（2）在钎焊温度下，应具有良好的润湿性，以保证充分填满钎缝间隙。

（3）钎料与母材应有扩散作用，以使其形成牢固的结合。

（4）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损失

（5）所获得的钎焊接头应符合产品的技术要求，满足力学性能、物理化学性能、使用性能方面的要求。

（6）钎料的经济性要好。应尽量少含或不含稀有金属和贵重金属。还应保证钎焊的生产率要高。

（7）钎料应具有加工变形能力，以便于制成各种形状。

钎料的种类繁多，使用过程中的影响因素也很多。新型钎焊材料技术国家重点实验室主任龙伟民研究员曾总结出一个实用表格：

钎料的选型主要依据

上图是根据生产实践总结出的钎料与母材的匹配优先选用的顺序。

从原则上来说，选用钎料应从以下几个方面来考虑。

   （1）钎料与母材的匹配

    对于确定的母材，所选用的钎料应具有适当的熔点，对母材有良好的润湿性和填缝能力。与母材相互作用能产生有益的结果，能避免形成脆性的金属间化合物。

   （2）钎料与钎焊方法的匹配

    不同的钎焊方法对钎料性能的要求不同，如采用火焰钎焊时，钎料的熔点应与母材的熔点相差尽可能大，避免可能产生的母材局部过热、过烧或熔化等；采用电阻钎焊方法时，希望钎料的电阻率比木材的电阻率大一些，以提高加热效率；炉中钎焊时钎料中易挥发元素的含量应较少，保证在相对较长的钎焊时间内不会因为合金元素的挥发而影响到钎料的性能。

   （3）保证满足使用要求

    不同产品在不同的工作环境和使用条件下对钎焊接头性能的要求不同，这些要求可能涉及导电性、导热性、工作温度、力学性能、密封性、抗氧化性、耐腐蚀性等，选择钎料时应着重考虑其主要的使用要求。钎焊接头最常见的使用要求是强度、抗氧化性和耐腐蚀性，有疑问时可取些试样通过实验来确定接头是否满足必要的工作时间、温度和强度的要求。

   （4）钎焊结构要求

          钎焊结构的复杂性有时需要将钎料预先加工成形，如制成环状、垫圈、垫片状、箔材和粉末等形式，预先放置在钎焊间隙中或其附近。因此，在选用钎料时要充分考虑其加工性能是否可以制成所需要的形式。

   （5）生产成本

    包括钎料的成本、成形加工成本和钎焊方法及设备投资等方面的成本。生产批量不大时，优先考虑产品的性能和质量；大批量生产中钎料成本的降低具有重要的经济意义。

         正确地选用钎料是保证获得优质钎焊接头的关键，应从钎料和母材的相互匹配、钎焊件的使用工况要求、现有设备条件以及经济性等方面进行综合考虑来确定。

从工况情况考虑

    主要是依据焊件的工作温度和载荷大小，一般原则如下。

    （1）300℃以下低载荷接头，优先选用铜基钎料。对于长接头要求改善间隙填充性能时，可选用在铜中加入少量硼的Cu-Ni-B钎料。

       （2）在300～400℃之间工作的低载荷接头，选用铜基钎料和银基钎料：其中铜基钎料比较便宜，应优先选用。

       （3）在400～600℃之间工作的抗氧化、耐腐蚀、高应力的接头，选用锰基、钯基、金基或镍基钎料。在重要部件上最好选用Au-22Ni-6Cr或Au-18Ni钎料，钎焊工艺性能好，钎焊温度适中（980～1050℃），获得的接头综合力学性能极佳。

        （4）在600～800℃之间工作的接头，选用钯基、镍基、钴基钎料。优先使用流动性好的Ni-Cr-B-Si系钎料。但因这种钎料含硼量较高，不适用于厚度小于0.5mm的零件。

        （5）在800℃以上工作的接头，可选用镍基钎料和钴基钎料；但其中含磷的镍基钎料和Ni-Cr-B-Si系钎料不宜选用，因其强度和抗氧化性能难以满足要求。

从接头的特定使用要求出发

可作如下选择。

       （1）耐腐蚀、抗氧化接头，通常选用金基、银基、钴基、钯基、镍基或钛基钎料。

       （2）从强度考虑，一般由高到低的顺序是：钴基、镍基、钯基、钛基、金基、锰基、铜基、银基、铝基。

       （3）从电性能方面考虑，通常选用金基、银基、铜基、铝基钎料。在均能满足要求的前提下，优先选用价格便宜的铜基钎料。

       （4）对于特殊要求的焊件，要根据具体要求选用钎料。例如，在核工业中使用的钎料不允许含硼，因为硼对中子有吸收作用。

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