第10章：常用金屬釬焊(2h)

第10章常用金屬的釬焊第10章常用金屬的釬焊釬焊性定義：材料對釬焊加工的適應(yīng)性。指材料在一定的釬焊條件下獲得優(yōu)質(zhì)接頭的難易程度。對某種材料而言，若采用的釬焊工藝越簡單，釬焊接頭的質(zhì)量越好，則該種材料的釬焊性越好；反之，如果采用復(fù)雜的釬焊工藝也難獲得優(yōu)質(zhì)接頭，那么該種材料的釬焊性就差。

影響材料釬焊性的首要因素就是材料本身的性質(zhì)。例如Cu和Fe的表面氧化物穩(wěn)定性低而易去除，因而Cu和Fe的釬焊性好；Al的表面氧化物非常致密穩(wěn)定而難于去除，因而鋁的釬焊性差。

材料的釬焊性不但決定于材料本身，而且與釬料、釬劑和釬焊方法有關(guān)，

第10章常用金屬的釬焊1.碳鋼和低合金鋼的釬焊碳鋼和低合金鋼在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用范圍很廣泛。這類材料很早以前就可以被金、銀和銅合金釬焊，1.1碳鋼和低合金鋼的釬焊性低碳鋼（含碳量低于０.１％）和低合金鋼（總的合金含量低于５％）可以被加工成各種形狀，也可以是鑄件和鍛件。碳鋼和低合金鋼的釬焊性很大程度上取決于材料表面上所形成氧化物的種類。隨著溫度的升高，在碳鋼的表面上會形成Y-Fe2O3、a-Fe2O3、Fe3O4和FeO四種類型的氧化物。這些氧化物除了Fe3O4之外都是多孔和不穩(wěn)定的，它們都容易被釬劑所去除，也容易被還原性氣體所還原，因而碳鋼具有很好的釬焊性。

第10章常用金屬的釬焊

對低合金鋼而言，如果所含的合金元素相當(dāng)?shù)?，則材料表面上所存在的氧化物基本上是鐵的氧化物，這時的低合金鋼具有與碳鋼一樣的釬焊性。如果所含的合金元素增多，特別是象A1和Cr這樣易形成穩(wěn)定氧化物的元素的增多，會使低合金鋼的釬焊性變差，這時應(yīng)選用活性較大的釬劑或露點較低的保護(hù)氣體進(jìn)行釬焊。

第10章常用金屬的釬焊1.2

釬焊材料1.2.1碳鋼和低合金鋼軟釬焊用釬料。

軟釬焊中應(yīng)用最廣的釬料是錫鉛釬料，這種釬料對鋼的潤濕性隨含錫量的增加而提高，因而對密封接頭宜采用含錫量高的釬料。錫鉛釬料中的錫與鋼在界面上可能形成Fe-Sn金屬間化合物層，為避免該層化合物的形成，應(yīng)適當(dāng)控制釬焊溫度和保溫時間。幾種典型的錫鉛釬料釬焊的碳鋼接頭的抗剪強度如表所示，其中以w(Sn)為50％的釬料釬焊的接頭強度最高，不含銻的釬料所焊的接頭強度比含銻的高。

第10章常用金屬的釬焊1.2.2碳鋼和低合金鋼的硬釬焊

主要采用純銅、銅鋅和銀銅鋅釬料。純銅熔點高，釬焊時易使母材氧化，主要用于氣體保護(hù)釬焊和真空釬焊。但應(yīng)注意的是釬焊接頭間隙宜小于0．05mm，以免產(chǎn)生因銅的流動性好而使接頭間隙不能填滿的問題。用純銅釬焊的碳鋼和低合金鋼接頭具有較高的強度。銅鋅釬料因Zn的加入而使釬料熔點降低。為防止釬焊時Zn的蒸發(fā)，一方面可在銅鋅釬料中加入少量的Si，另一方面必須采用快速加熱的方法，如火焰釬焊、感應(yīng)釬焊和浸沾釬焊等。采用銅鋅釬料釬焊的碳鋼和低合金鋼接頭都具有較好的強度和塑性。例如用B—Cu62Zn釬料釬焊的碳鋼接頭抗拉強度達(dá)420MPa，抗剪強度達(dá)290MPa。第10章常用金屬的釬焊銀銅鋅釬料的熔點比銅鋅釬料的熔點還低，便于釬焊的操作。這種釬料適用于碳鋼和低合金鋼的火焰釬焊、感應(yīng)釬焊和爐中釬焊，但在爐中釬焊時應(yīng)盡量降低Zn的含量，同時應(yīng)提高加熱速度。采用銀銅針釬料焊碳鋼和低合金鋼，可獲得強度和塑性均較好的接頭。

所有的銀基釬料都可用于釬焊碳鋼和低合金鋼。含鎳的銀基釬料具有更好的濕潤性，優(yōu)先用于釬焊某種接頭強度必須保證使用要求的低合金鋼。

釬焊接頭提出特殊的要求時，也可以使用鎳基釬料連接碳鋼和低合金鋼。

最終釬料的選擇取決于產(chǎn)品的最終用途、性能和經(jīng)濟(jì)等方面的因素。第10章常用金屬的釬焊1.2.3.釬劑

釬焊碳鋼和低合金鋼時均需使用釬劑或保護(hù)氣體。釬劑常按所選的釬料和釬焊方法而定。當(dāng)采用錫鉛釬料時，可選用氯化鋅與氯化銨的混合液作釬劑或其他專用釬利。這種釬劑的殘渣—般都具有很強的腐蝕性，釬焊后應(yīng)對接頭進(jìn)行嚴(yán)格清洗。

采用銅鋅釬料進(jìn)行硬釬焊時，應(yīng)選用FB301或FB302釬劑(參見JB／T6045—92硬釬焊用釬劑)，即硼砂或硼砂與硼酸的混合物：在火焰釬焊中，還可采用硼酸甲酯與甲酸的混合液作釬劑，其中起去膜作用的是B2O3蒸汽。

當(dāng)采用銀銅鋅釬料時，可選擇FBl02、FBl03和FBl04釬劑，即硼砂、硼酸和某些氟化物的混合物。這種釬劑的殘渣具有一定的腐蝕性，釬焊后應(yīng)清除干凈。

第10章常用金屬的釬焊在有些應(yīng)用中釬劑和控制氣氛可以同時使用。釬劑能夠被制成膏狀或粉末，或與釬料組合在一起使用。在送進(jìn)操作中，手工送進(jìn)的釬料可以像焊條一樣用適當(dāng)?shù)拟F劑涂層進(jìn)行加工。在爐中釬焊和感應(yīng)釬焊中，釬料被預(yù)置在接頭或靠近接頭的地方。必須控制最高的溫度以及在此溫度下的時間，以保證釬料合適的熔化并流到接頭縫隙中。第10章常用金屬的釬焊1.３接頭設(shè)計釬焊接頭應(yīng)該緊配合，設(shè)計要合理。對于大多數(shù)釬料，接頭間隙０.０５～０.１３ｍｍ可以得到最好的力學(xué)特性。估算將要被連接部件的熱膨脹系數(shù)。緊裝配的接頭需采用具有相對窄熔點范圍的釬料，相反，具有寬熔點范圍的釬料在應(yīng)用于松的配合間隙,釬料不易流失。

可以通過控制保護(hù)氣體的露點、加熱溫度、保溫時間、和加熱速度等，來控制ＢＣｕ、ＢＮｉ和ＢＡｇ釬料的流動性。釬焊組件最好被設(shè)計成自鎖緊的，即有自定位和自支撐的能力，不需使用外來的夾具。這種技術(shù)能增大接觸面、卷邊、滾花、壓凸和點焊，能夠保證合適的位置。第10章常用金屬的釬焊1.4工藝和設(shè)備Ⅰ.表面準(zhǔn)備（預(yù)清洗）在釬焊之前要對部件進(jìn)行徹底清洗。把有機和無機的污染物從將要釬焊的位置上或接頭處清洗掉，可以結(jié)合起來采用機械、化學(xué)、電化學(xué)三種清洗方法。釬劑對于表面污染物的清理能力是有限的，必須進(jìn)行預(yù)清洗。查看被焊工件清潔程度的方法：①溶劑擦拭試驗，根據(jù)污染的程度確定增加清洗的必要性；②水膜破裂試驗，水將在沒有有機物污染的表面形成一個連續(xù)的薄膜，如果有有機的殘留物會形成水珠。清理后的表面不宜過于粗糙，不得粘附金屬屑?；蚱渌畚铩?/p>

第10章常用金屬的釬焊Ⅱ.工藝要點

大多數(shù)加熱方法都可來釬焊碳鋼和低合金鋼，最常用的加熱工藝是火焰加熱、爐中加熱和感應(yīng)加熱。在釬焊過程中工件不要過熱以防止母材、釬料或釬劑產(chǎn)生不良的冶金產(chǎn)物，釬料中如含有可蒸發(fā)元素，例如鋅和鎘，更要特別注意釬焊溫度下不能停留太長時間。

火焰釬焊時，宜用中性或稍帶還原性的火焰，從工件表面將釬料送到預(yù)涂釬劑的接口上。也可以使用預(yù)涂釬劑的釬料。操作時應(yīng)盡量避免火焰直接加熱釬料和釬劑。

感應(yīng)釬焊和浸沾釬焊等快速加熱方法非常適合于調(diào)質(zhì)鋼的釬焊，同時宜選擇淬火或低于回火的溫度進(jìn)行釬焊，以防母材發(fā)生軟化。第10章常用金屬的釬焊保護(hù)氣氛中釬焊低合金高強鋼時，不但要求氣體的純度高，而且必須配用氣體釬劑才能保證釬料在母材表面上的潤濕和鋪展。在連續(xù)釬焊爐生產(chǎn)應(yīng)用中，釬料通常是先預(yù)置在接頭上或靠近接頭的位置上，

用于釬焊的感應(yīng)加熱器通過選擇設(shè)計的線圈和感應(yīng)加熱回路中的電流頻率，控制釬焊最高溫度。在釬焊某些可淬硬的低合金鋼時，應(yīng)該選用低熔點的ＢＡｇ釬料。這種鋼能夠在低于它們的相變溫度之下釬焊，然而可能將發(fā)生一些局部的退火。當(dāng)需要后熱處理時，可選用更高熔點的釬料，以排除可能發(fā)生的釬料再熔化。

第10章常用金屬的釬焊1.5釬焊后的處理釬劑的殘渣可以采取化學(xué)或機械的方法來清除。如果母材允許的話，將仍然熱的釬焊件投在水中急冷，充分利用熱沖擊加速釬劑殘留物的清除。有機釬劑的殘渣可用汽油、酒精、丙酮等有機溶劑擦拭或清洗：氯化鋅和氯化銨等強腐蝕性釬劑的殘渣，應(yīng)先在NaOH水溶液中中和，然后再用熱水和冷水清洗；硼酸和硼酸鹽釬劑的殘渣不易清除，只能用機械方法或在沸水中長時間浸煮解決。在爐中釬焊只采用保護(hù)氣氛而不使用釬劑時，如果接頭露出光澤和清潔，就不存在焊后清理問題。第10章常用金屬的釬焊1.６焊后檢驗

許多釬焊接頭的檢驗僅限于目測，低倍檢查用于觀察表面氣孔、夾雜，釬料的潤濕和流動性。還有一些釬焊接頭的非破壞性試驗第10章常用金屬的釬焊

1.7應(yīng)用和實例碳鋼和低合金鋼釬焊應(yīng)用廣泛：汽車、自行車和摩托車部件；門窗框、輸送管、罐、各種類型的容器；鋼制家具；切割工具和手工工具以及各種形式的鋼組件。真空釬焊低碳鋼零件實例：第10章常用金屬的釬焊２.不銹鋼的釬焊2.1不銹鋼的釬焊性

不銹鋼分類：奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼。①奧氏體不銹鋼這類鋼都是鐵、鉻和鎳（或錳）的合金。加入鎳和錳可以使鋼在室溫是奧氏體，非磁性和不能淬硬。鋼強度不很高，但具有很高的耐熱性和耐腐蝕性。典型的牌號有１Ｃｒ１８Ｎｉ９、１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ②鐵素體不銹鋼這類鋼基本上是鐵、鉻低碳合金。在其中加入了足夠量的鉻，使鋼中低溫相鐵素體穩(wěn)定在一個較寬的溫度范圍內(nèi)。典型的牌號有０Ｃｒ１３、Ｃｒ１７等，其中Ｃｒ１７應(yīng)用廣泛。第10章常用金屬的釬焊③馬氏體不銹鋼這是一些鐵、碳、鉻的合金。典型的牌號有２Ｃｒ、１Ｃｒ１３。馬氏體不銹鋼與鐵素體不銹鋼很接近，但它們能夠進(jìn)行熱處理強化，經(jīng)淬火及回火后具有良好的強度、塑性、韌性、耐蝕性等綜合性能。④沉淀硬化不銹鋼這類鋼應(yīng)用于具有高強度、耐熱和耐腐蝕性能的場合。加入了鋁、鈦、銅和鉬等合金元素，可通過特殊的熱處理而使這些合金沉淀硬化。添加合金元素制成的這類不銹鋼基本上都是鉻鎳奧氏體不銹鋼。然而，這類合金并不完全都是奧氏體組織，有時還會形成一些馬氏體組織。

不銹鋼的釬焊特點

（１）表面氧化膜復(fù)雜，嚴(yán)重影響釬料的潤濕和鋪展不銹鋼除含鐵外，還有鉻、鎳、錳、鈦、鉬、鎢、釩等元素，所以在它們表面上能形成多種氧化物，甚至復(fù)合氧化物。其中Ｃｒ２Ｏ３和TiO2是相當(dāng)穩(wěn)定的氧化物，難以去除，必須采用活性強的釬劑；在保護(hù)氣氛中釬焊時，只有在低露點的高純度保護(hù)氣，高溫下才能將其去除。真空釬焊需要更高的真空度和溫度。（２）釬焊溫度對母材的組織有嚴(yán)重影響對非熱處理強化的不銹鋼（eg１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ），選擇的釬焊溫度不應(yīng)大于１１５０℃，否則使晶粒嚴(yán)重長大。不含Ti或Nb的奧氏體不銹鋼在釬焊加熱到４２７～８７６℃范圍時，由于碳化物的析出而引起晶間腐蝕，為此應(yīng)盡量避免在該溫度范圍內(nèi)釬焊。

第10章常用金屬的釬焊

對于馬氏體不銹鋼來說，只有經(jīng)過適當(dāng)?shù)拇慊鸷突鼗鸩拍塬@得優(yōu)良的性能，所以釬焊溫度的選擇更為嚴(yán)格。這類鋼的釬焊溫度，采用2種方式：1.擇與其淬火溫度相適應(yīng)，使釬焊過程和淬火加熱結(jié)合起來；2.選擇不高于它們的回火溫度。沉淀硬化不銹鋼的釬焊與馬氏不銹鋼的釬焊相似，釬焊這類鋼所用釬焊熱循環(huán)也必須與它們的熱處理相匹配。（３）不銹鋼釬焊有應(yīng)力開裂傾向，如用黃銅釬料釬焊奧氏體不銹鋼時會發(fā)生自裂現(xiàn)象；

用鎳基釬料釬焊時，接頭間隙大小對接頭性能有重要影響

結(jié)論：不銹鋼的釬焊性較差第10章常用金屬的釬焊2.2釬焊材料2.2.１不銹鋼軟釬焊用釬料不銹鋼軟釬焊主要采用錫鉛焊料，含錫量高為好，其潤濕性也好，由于接頭強度低，只用于釬焊承載不大的零件。2.2.2不銹鋼硬釬焊用釬料銀基釬料、銅基釬料、錳基釬料、鎳基釬料及貴金屬釬料等。１.銀基釬料銀基釬料是釬焊不銹鋼最常用的釬料，銀銅鋅及銀銅鋅鎘由于釬焊溫度不太高，對母材的性能影響不大，因而應(yīng)用最廣。釬料在釬焊溫度下容易引起晶界析出碳化物，但由于１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ、１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｎｂ不銹鋼含有鈦、鈮穩(wěn)定劑，則可避免出現(xiàn)晶間腐蝕。接頭工作溫度小于300℃。銀基釬料釬焊的接頭強度見表。第10章常用金屬的釬焊含銀釬料及釬焊１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ接頭的強度／ＭＰａ第10章常用金屬的釬焊

釬焊不含鎳的不銹鋼時，接頭在潮濕空氣中會發(fā)生縫隙腐蝕。應(yīng)采用含鎳較多的釬料，如ＢＡｇ５０ＣｕＺｎＣｄＮｉ。釬焊馬氏體不銹鋼時，為了保證母材不發(fā)生退火軟化現(xiàn)象，須在不高于６５０℃的溫度下進(jìn)行釬焊，此時可選用ＢＡｇ４０ＣｕＺｎＣｄ釬料。在保護(hù)氣氛中釬焊不銹鋼時，可以采用含鋰的自釬劑釬料，如ＢＡｇ９２Ｃｕ（Ｌｉ）、真空釬焊不銹鋼時，要求釬料不含易蒸發(fā)的鋅、鎘等元素。這時可選用含錳、鎳、鈀等元素的潤濕性好的銀基釬料。銀基釬料常以棒狀、絲狀、片狀及箔狀供貨選用。第10章常用金屬的釬焊

２.銅基釬料銅基釬料主要有純銅、銅鎳及銅錳鈷釬料等。純銅釬料主要用于氣體保護(hù)下或真空下進(jìn)行不銹鋼釬焊。當(dāng)真空釬焊時，釬焊時間要短，或充以部分氬氣，以防止銅的蒸發(fā)。釬焊接頭的工作溫度不超過４００℃。釬焊的抗氧化性不好用黃銅釬料（如ＢＣｕ６２Ｚｎ）釬焊不銹鋼時，容易使不銹鋼產(chǎn)生“自裂”現(xiàn)象，建議少用。銅磷釬料與不銹鋼能產(chǎn)生脆性界面層，所以不適于不銹鋼的釬焊。對于在較高溫度下工作的焊件，可以用銅鎳及銅錳鈷釬料高溫銅基釬料。搭接接頭的性能見下表。第10章常用金屬的釬焊

高溫銅基釬料釬焊１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ搭接接頭的性能銅鎳釬料［如ＢＣｕ６８ＮｉＳｉ（Ｂ）］主要用于火焰釬焊、感應(yīng)釬焊等方法。爐中釬焊時，由于釬焊溫度高（約１２００℃），會使不銹鋼晶粒明顯長大，用ＢＣｕ６９ＮｉＭｎＣｏＳｉ（Ｂ）釬料不會使不銹鋼發(fā)生晶粒長大現(xiàn)象。

銅錳鈷釬料主要用于保護(hù)氣氛中釬焊馬氏體不銹鋼。采用ＢＣｕ５８ＭｎＣｏ釬料釬焊馬氏體不銹鋼，它的９９６℃的釬焊溫度，正好與大多數(shù)馬氏體不銹鋼的淬火溫度相適應(yīng)，用這種釬料釬焊的１Ｃｒ１３不銹鋼的抗剪強度見表。第10章常用金屬的釬焊上述表明：ＢＣｕ５８ＭｎＣｏ釬料和ＢＡｕ８２Ｎｉ釬料釬焊馬氏體不銹鋼，兩者性能相當(dāng)。但生產(chǎn)成本大大下降。因此有可能用ＢＣｕ５８ＭｎＣｏ釬料代替ＢＡｕ８２Ｎｉ釬料來釬焊在５３８℃以下工作的重要部件。ＢＣｕ５８ＭｎＣｏ釬料主要用于氣體保護(hù)爐中釬焊（因含錳量高）。因此，在１０００℃釬焊溫度下要求保護(hù)氣體的露點要低于－５２℃。釬料對于母材的溶蝕小，可用來釬焊薄件。銅基釬料通常制成棒狀、絲狀及片狀供貨。第10章常用金屬的釬焊３.錳基釬料

主要用于氣體保護(hù)釬焊，要求氣體的純度較高。它們不適于火焰釬焊和真空釬焊。為了避免母材的晶粒長大，應(yīng)盡量選擇釬焊溫度低于１１５０℃的相應(yīng)釬料。

用錳基釬料釬焊不銹鋼可以獲得滿意的釬焊效果，接頭的工作溫度可達(dá)600℃以上，下表列出了部分錳基釬料釬焊１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不銹鋼接頭的性能。

釬焊１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不銹鋼接頭的性能第10章常用金屬的釬焊４.鎳基釬料

鎳基釬料釬焊不銹鋼，可以得到最好的高溫性能，但用鎳基釬料釬焊時，裝配間隙的大小對接頭的強度及塑性有很大的影響，間隙小則性能好。其原因，鎳基釬料由于熔點的要求，常含有較多的硼、硅或碳，使釬料由很多非金屬脆性化合物組成。釬焊過程中，釬料中的硼、硅、碳等元素向不銹鋼擴散形成復(fù)雜的帶有脆性的化合物。

當(dāng)間隙極小時，釬縫中這些元素的含量少，擴散距離又短，因此在釬焊時間內(nèi)得以全部擴散，使釬縫組織變?yōu)殂t在鎳中的固溶體；間隙大時，釬縫中的硼、硅或碳量增多，擴散距離也增大，這些元素來不及向母材全部擴散，因此釬縫中間留下連續(xù)的脆性層，接頭的強度和塑性急劇下降。第10章常用金屬的釬焊

由于碳和硼的原子直徑小，并且容易全部擴散掉；硅的原子直徑大，主要向晶內(nèi)擴散，擴散速度慢，所以用含硅量高的ＢＮｉ７１ＣｒＳｉ釬料釬焊的不銹鋼更容易出現(xiàn)連續(xù)的脆性相層，釬料對間隙的影響更為明顯。國內(nèi)ＢＮｉ８２ＣｒＳｉＢＦｅ鎳基高溫釬料，在真空或氬氣保護(hù)下，對不銹鋼有良好的潤濕性和填充間隙的能力。用此釬料釬焊的接頭可獲得較高的強度，具有耐高溫、耐低溫及高真空氣密性等特點。此釬料可制成粉末和箔帶供應(yīng)。第10章常用金屬的釬焊５.貴金屬釬料金鎳釬料中，典型的是ＢＡｕ８２Ｎｉ。

在銀銅鈀釬料中，以ＢＡｇ５４ＣｕＰｄ釬料釬焊的接頭性能最好，應(yīng)用較廣。ＢＡｕ８２Ｎｉ釬料的釬焊溫度合適，不會發(fā)生晶粒長大現(xiàn)象；釬焊馬氏體不銹鋼，可使淬火和釬焊過程結(jié)合起來。對間隙大小不敏感。接頭抗拉強度基本上與母材相等，接頭的抗氧化能力在８１７℃以下都很好。對母材的溶蝕不大，可以釬焊薄件。但它的價格昂貴，現(xiàn)已被其他釬料（如ＢＡｇ５４ＣｕＰｄ、ＢＣｕ５８ＭｎＣｏ等釬料）逐步取代。第10章常用金屬的釬焊2.2.3釬劑和保護(hù)氣體使用釬劑釬焊不銹鋼時，為了除去焊件表面的氧化鉻，必須采用活性強的釬劑。硬釬焊使用的釬劑可查表。

用銅基釬料釬焊不銹鋼時，采用ＹＪ-６釬劑，以銀銅鋅釬料釬焊不銹鋼時可采用ＱＪ１０１、ＱＪ１０２，使用銀銅鋅鎘釬料時，用ＱＪ１０３和２８４號釬劑。

不銹鋼組件可在氫、氬、氦和離解氨的氣氛中，在不添加釬劑的情況下進(jìn)行爐中釬焊。有些構(gòu)件還必須使用釬劑，由于不銹鋼表面含有像氧化鉻等比較穩(wěn)定的氧化膜，它在釬焊時的清除比碳鋼更困難。因此，要求保護(hù)氣體具有－４０℃或更低的露點，即必須采用高純度的保護(hù)氣體。真空釬焊時，要求真空度低于10-2Pa第10章常用金屬的釬焊2.3接頭設(shè)計

接頭設(shè)計類似碳鋼接頭，特別注意接頭間隙的控制。2.4釬焊工藝Ⅰ.釬焊前清理和表面準(zhǔn)備不銹鋼釬焊前的清理要求比碳鋼更為嚴(yán)格。因為不銹鋼表面的氧化物在釬焊時更難以用釬劑或還原性氣氛加以清除。

第10章常用金屬的釬焊

不銹鋼焊前表面要進(jìn)行嚴(yán)格的機械清理和化學(xué)（酸洗）清洗。清除掉表面任何油脂和油膜。但要避免用金屬絲刷子擦刷，尤其要避免使用碳鋼絲刷子擦刷。清理以后要防止灰塵、油脂或指痕重新沾污已清理過的表面。最好的辦法是零件一經(jīng)清洗之后立即進(jìn)行釬焊。否則就把清洗過的零件裝入的塑料袋中密封保存。第10章常用金屬的釬焊Ⅱ.釬焊工藝要點不銹鋼可以用多種釬焊方法進(jìn)行釬焊，如常見的烙鐵、火焰、感應(yīng)、爐中等釬焊方法。爐中釬焊用的設(shè)備必須具有良好的溫度控制系統(tǒng)，并能快速冷卻。硬釬焊時，使用氫氣作為保護(hù)氣體時，對氫氣的要求視釬焊溫度和母材成分而定，釬焊溫度越低，母材含的穩(wěn)定元素越多，則要求的氫氣露點越低。

國內(nèi)廣泛使用氬氣保護(hù)釬焊。氬氣無還原作用，故要求更高純度的氬氣。氬氣保護(hù)釬焊時，為了保證去除不銹鋼表面的氧化膜，可采用氣體釬劑，常用的有加ＢＦ３氬氣保護(hù)釬焊時候，也可采用含鋰或硼等自釬劑釬料。第10章常用金屬的釬焊

真空釬焊不銹鋼時，真空度要視釬焊溫度而定。表的試驗結(jié)果可以看出，隨著釬焊溫度的提高氣體的純度要求可降低。１８-８型不銹鋼真空釬焊結(jié)果

應(yīng)指出，用鎳基釬料釬焊不銹鋼時，常出現(xiàn)脆性化合物，使接頭性能變壞。因此，要求有較小的裝配間隙，第10章常用金屬的釬焊2.5釬焊后清理和熱處理不銹鋼釬焊后的主要工序是清理殘余釬劑、殘余阻流劑，必要時進(jìn)行焊后熱處理。根據(jù)所采用的釬劑和釬焊方法，殘余釬劑的清除可以用水沖洗、機械清理或化學(xué)清理。當(dāng)采用研磨劑來清洗釬劑或釬焊接頭附近中熱區(qū)域的氧化膜時，應(yīng)使用砂子或其他非金屬細(xì)顆粒。以免引起銹斑或點狀腐蝕。馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼制造的零件，釬焊后需要按材料的特殊要求進(jìn)行熱處理。用鎳鉻硼和鎳鉻硅釬料釬焊不銹鋼時，釬焊后擴散處理常常是不可缺少的工序。而且能改善釬焊接頭組織。改善接頭的塑性是有利的。第10章常用金屬的釬焊3.銅及其合金的釬焊3.1銅及其合金的釬焊性銅及銅合金通常分為純銅(紫銅)、黃銅（銅-鋅）、青銅(銅-錫）和白銅（銅-鎳）4大類，它們的釬焊性主要取決于表面氧化膜的穩(wěn)定性及釬焊加熱過程對材料性能的影響。

純銅表面可形成氧化銅和氧化亞銅，這兩種氧化物容易被還原性氣體還原，也容易被釬劑去除，所以純銅的釬焊性是很好的。為防止發(fā)生氫脆現(xiàn)象，不能在含氫的還原氣氛中進(jìn)行釬焊。

只含有鋅元素的黃銅，表面可生成氧化亞銅或氧化鋅兩種氧化物，氧化鋅雖然比較穩(wěn)定，但也不難去除。錳黃銅表面的氧化錳比較穩(wěn)定，很難去除，應(yīng)采用活性強的釬劑以保證釬料的潤濕性。

第10章常用金屬的釬焊

錫青銅、鎘青銅表面的氧化膜均容易去除，硅青銅、鈹青銅表面氧化膜雖然較穩(wěn)定，但也不難去除。而w(A1)超過10％的鋁青銅，表面主要是鋁的氧化物，很難去除，必須采用專門的釬劑。

白銅表面上鎳的氧化物和銅的氧化物容易去除，但應(yīng)選用不含磷的釬料進(jìn)行釬焊，以免發(fā)生接頭的自裂。

總結(jié)：大部分銅及合金的釬焊性較好

第10章常用金屬的釬焊3.2釬焊材料3.2.1.銅及合金軟釬焊用釬料應(yīng)用最廣的是錫鉛釬料，其潤濕性和鋪展性隨釬料中含錫量的增加而提高。釬料的工藝性和經(jīng)濟(jì)性均好，接頭強度也能很好地滿足使用要求。w(Sn)95％以上的釬料主要用于食品工業(yè)和餐具的釬焊，以減少鉛的污染。S—Sn60Pb和S—Sn63Pb的熔化溫度最低，具有優(yōu)越的工藝性能，主要用于電子器件的手工釬焊、波峰釬焊、熱熔釬焊和浸沾釬焊等。S-Pb60Sn和S-Pb60SnSb是最通用的釬料，廣泛地應(yīng)用于散熱器、管道、電氣接頭、家用制品和發(fā)動機部件的釬焊。

第10章常用金屬的釬焊

鎘基釬料是軟釬料中耐熱性最好的釬料，接頭承受的最高溫度可達(dá)250℃，并具有較好的抗腐蝕性。用鎘基釬料釬焊銅和銅合金時，在界面上容易形成脆性的銅鎘化合物，所以必須采用電阻釬焊等快速加熱的方法。

3.2.2.銅及銅合金硬釬焊用釬料硬釬焊銅時，可以采用銀基釬料和銅磷釬料。

銀基釬料的熔點適中，工藝性好，并具有良好的力學(xué)性能和導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，是應(yīng)用最廣的硬釬料。

對于要求導(dǎo)電性能高的工件，應(yīng)選含銀量高的B—Ag70CuZn釬料。真空釬焊或保護(hù)氣氛爐中釬焊，應(yīng)選用不含揮發(fā)元素的B—Ag50Cu等釬料。含銀量較低的釬料，價格便宜，釬焊溫度高，釬焊接頭的韌性較差，主要用于釬焊要求較低的銅及銅合金。

銅磷和銅磷銀釬料只能用于銅及其銅合金的硬釬焊，其中B—Cu93P具有良好的流動性，用于機電、儀表和制造工業(yè)中不受沖擊載荷零件的釬焊，最適宜的間隙為0．003～0．005mm。銅磷銀釬料(如B-Cu70PAg)的韌性和導(dǎo)電性能都比銅磷釬料好，主要用于高導(dǎo)電要求的電氣接頭。第10章常用金屬的釬焊3.2.3.釬劑

用錫鉛釬料釬焊銅時，可選松香酒精溶液或活性松香和ZnCl2+NH4C1水溶液等無腐蝕性釬劑，后者還可用于黃銅、青銅和鈹青銅的釬焊。

釬焊鋁黃銅、鋁青銅和硅黃銅時，釬劑可為氯化鋅鹽酸溶液。

釬焊錳白銅時，針劑可選磷酸溶液。用鉛基釬料釬焊時可用氯化鋅水溶液作為釬劑，用鎘基釬料釬焊時可采用FS205釬劑。第10章常用金屬的釬焊用銀基釬料釬焊銅及銅合金時，采用FBl0l或FBl02釬劑可得到良好的效果。

釬焊鈹青銅和硅青銅，最好采用FBl02。用銀銅鋅鎘釬料釬焊時，應(yīng)采用FBl03。

用銅磷、銅磷銀釬料釬焊純銅時可以不用釬劑，但釬焊黃銅及其他銅合金時必須使用。惰性氣體氬和氦以及氮都可以用于釬焊銅及銅合金，無氧銅還可以在還原性氣氛(如氫氣)中釬焊。、真空氣氛適合于在釬焊溫度下的合金沒有高蒸發(fā)壓力元素（鉛、鋅等）的銅和銅基合金。釬焊釬料被限制到含有少量高蒸發(fā)壓力元素。

第10章常用金屬的釬焊

3.3接頭設(shè)計銅基金屬的釬焊溫度足以對它們進(jìn)行退火，因此，接頭的強度是以退火狀態(tài)為基礎(chǔ)設(shè)計的。

０.０３～０.１３ｍｍ的接頭間隙可以滿足最大的接頭強度和安全性。搭接接頭能夠補償由于寬的間隙造成的低強度問題。接頭中釬焊面積大于三倍的最薄件截面積，可滿足部件的強度要求。銅合金的熱膨脹系數(shù)在一個寬的范圍內(nèi)變化。一般來說，比鎳合金、碳鋼和鑄鐵要高些，但比鋁合金低。第10章常用金屬的釬焊3.4釬焊方法Ⅰ.預(yù)清洗和表面準(zhǔn)備用機械方法（例如鋼絲刷和噴砂）清除表面氧化物。用化學(xué)清洗方法，去除油污及其它污物。常規(guī)溶劑和堿性脫脂工藝適合于清潔銅基金屬。使用化學(xué)清洗銅材的典型工藝如下。1）純銅、黃銅和錫青銅使用低溫的５％～１５％（體積分?jǐn)?shù)）的硫酸溶液侵洗。2）白銅和鉻青銅，使用５％（體積分?jǐn)?shù)）的硫酸熱水溶液侵洗。3）鋁青銅需要按順序浸入到以下溶液中：①２％（體積分?jǐn)?shù)）的氫氟酸、３％（體積分?jǐn)?shù)）硫酸與水混合的低溫溶液；②５％（體積分?jǐn)?shù)）的硫酸溶液，溫度在２７～４９℃。4）銅硅合金①先浸入到熱的５％（體積分?jǐn)?shù)）硫酸溶液中，②低溫的２％（體積分?jǐn)?shù)）的氫氟酸和５％（體積分?jǐn)?shù)）硫酸混合溶液中清洗。5）鉍銅①浸入到２０％（體積分?jǐn)?shù)）的硫酸溶液中，溫度７１～８２℃，然后水洗；②快速浸漬（３０ｓ）到３０％（體積分?jǐn)?shù)）的涼硝酸溶液中，隨后立即徹底的水洗。Ⅱ．釬焊要點

銅及其合金可以采用烙鐵、波峰、火焰、感應(yīng)、電阻及爐中加熱等方法進(jìn)行釬焊。在含氧銅爐中釬焊時不能使用含氫氣氛，也應(yīng)避免使用火焰釬焊大型組件，以免發(fā)生氫脆現(xiàn)象。黃銅在爐中釬焊時，為避免鋅的蒸發(fā)，最好在黃銅表面先鍍銅，然后進(jìn)行釬焊。

含鉛的銅合金長時間加熱容易析出鉛，有可能在接頭中產(chǎn)生缺陷。

鋁青銅釬焊時，為了防上鋁向銀釬料的擴散，釬焊加熱時間盡可能短，或在鋁青銅表面鍍銅、鎳等余屬。

鈹青銅軟釬焊時，最好選擇釬焊溫度低于300℃的釬料，以免發(fā)生時效軟化。硬釬焊時，應(yīng)選擇固相線溫度高于淬火溫度(780~C)的釬料，釬焊后再進(jìn)行淬火時效處理

對于容易產(chǎn)生自裂的硅青銅、磷青銅及銅鎳合金，一定要避免產(chǎn)牛熱應(yīng)力，不宜采用快速加熱的辦法。第10章常用金屬的釬焊4.鋁和鋁合金的釬焊4.1鋁和鋁合金的釬焊性鋁能被大多數(shù)常規(guī)釬焊方法加工，如手工火焰釬焊、浸漬釬焊和爐中釬焊等。爐中釬焊可以在空氣中、控制氣氛（包括真空狀態(tài)）中進(jìn)行。其他方法如感應(yīng)釬焊、輻射光源、電阻釬焊也被使用在特殊場合。鋁及其合金的釬焊性見表，與其它常見金屬相比，鋁及其合金的釬焊性較差，主要是其氧化膜很難去除，操作難度大。接頭耐蝕性易受釬焊材料影響等方面。第10章常用金屬的釬焊第10章常用金屬的釬焊（1）氧化膜很難去除鋁和氧的親和力很大，在表面上很容易形成一層致密穩(wěn)定而且熔點很高的氧化膜Al2O3，含鎂的鋁合金還會形成穩(wěn)定的氧化膜MgO，它們會嚴(yán)重妨礙釬料的潤濕和鋪展，而且很難去除。（2）操作難度大鋁及其合金的熔點和釬料的熔點相差不大，釬焊時可選擇的溫度范圍很窄，稍微控制不當(dāng)，母材過熱甚至溶化。一些熱處理強化鋁合金會過失效或退火軟化?；鹧婧附訒r候，不容易通過母材顏色改變判斷溫度。（3）鋁及鋁合金的電極電位和釬料的相差較大，使接頭的耐蝕性降低，特別是對軟釬焊接頭的影響更加明顯。此外，釬劑大部分都是腐蝕性的，清洗后也還是有影響。第10章常用金屬的釬焊4.2釬焊材料4.2.1.軟釬焊由于軟釬焊釬料和母材的化學(xué)成分和電極電位相差較大，容易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，所以鋁合金不常用軟釬焊的方法。使用鋅基釬料、錫鉛釬料。按使用溫度分低溫、中溫和高溫3種。錫鉛釬焊前，在鋁板上鍍銅或鍍鎳，可以提高接頭的耐腐蝕能力。第10章常用金屬的釬焊4.2.2.鋁合金的硬釬焊

鋁及其鋁合金的硬釬焊只能使用鋁基釬料。其中鋁硅釬料應(yīng)用最廣。

鋁硅釬料的熔點都和母材很接近，因而釬焊時要嚴(yán)格而精確的控制釬焊溫度，以免母材過熱甚至溶化。

釬料一般可以以顆粒、膏狀、絲狀以及送進(jìn)或預(yù)制在接頭面上的薄帶形式提供。另一個提供釬料的簡便方法是使用釬料復(fù)合板，用鋁硅合金通過熱扎形式被軋壓焊到鋁基板上。按照接頭設(shè)計制備接頭，接頭然后組裝，進(jìn)行釬焊，此時不需要另加釬料。第10章常用金屬的釬焊4.2.3.釬劑

除了在惰性氣體或真空條件下釬焊鋁不需要使用釬劑以外，由于鋁表面的氧化膜致密、穩(wěn)定，每種釬焊方法都必須使用釬劑。鋁及其合金軟釬焊時候，常用專用的軟釬劑進(jìn)行去膜。與低溫釬料配用的是以三乙醇胺為基的有機釬劑。特點是腐蝕性小，但釬焊時會產(chǎn)生大量氣體，影響釬料的潤濕和填縫。

中溫、高溫釬料配用的是以氯化鋅為基的反應(yīng)釬劑。具有強烈的腐蝕性，焊后必須認(rèn)真的清理。

第10章常用金屬的釬焊鋁用高溫釬劑的基本組成是堿金屬及堿土金屬的氯化物。包括氯化鋅基和氟化物基釬劑。氯化物基釬劑去除氧化膜能力強，流動性好，但對母材腐蝕性很大。焊后必須徹底清除。氟化物基釬劑去膜效果好，對母材無腐蝕，但其熔點高，熱穩(wěn)定性差，只能配合鋁硅釬料。

采用真空、惰性氣體釬焊鋁及其合金。真空度要求高，用氮氣或者氬氣保護(hù)焊接時，對氣體的純度要