銅及銅合金的釬焊

銅及銅合金的釬焊有色金屬在許多應(yīng)用場(chǎng)合選用有色金屬,這是因?yàn)樗麄兙哂泻塥?dú)特的性能,這一類金屬通常具有卓越的抗腐蝕性和成形能力.純銅和純鋁的釬焊性良好,它們的合金,尤其是一些鋁合金,由于成分造成不均勻的氧化膜,通常阻礙了釬料的潤(rùn)濕,釬焊有一定難度.通過(guò)采用適當(dāng)工藝措施,鋁合金釬焊仍然能夠得到滿意的結(jié)果.第2頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天銅及銅合金釬焊Copperandcopperalloybrazing第3頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天銅及銅合金銅是人類最早發(fā)現(xiàn)的古老金屬之一，早在三千多年前人類就開始使用銅及銅合金。戰(zhàn)國(guó)時(shí)代<<周禮·考工記>>金有六齊：六分其金而錫居一，謂之鐘鼎之齊；五分其金而錫居一，謂之斧斤之齊；四分其金而錫居一,謂之戈戟之齊；三分其金而錫居一,謂之大刃之齊;五分其金而錫居二,謂之削殺矢之齊；金錫半，謂之鑒燧之齊?！钡?頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天銅陽(yáng)燧銅及銅合金吳王夫差鑒第5頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天銅及銅合金自然界中的銅分為自然銅、氧化銅礦和硫化銅礦。自然銅及氧化銅的儲(chǔ)量少，現(xiàn)在世界上80%以上的銅是從硫化銅礦精煉出來(lái)的，這種礦石含銅量極低，一般在2-3%左右。第6頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天銅及銅合金銅及銅合金通?？煞譃樽香~、黃銅、白銅、青銅。黃銅是銅與鋅的合金，在其中添加錫、鉛、鐵、錳、硅或鋁等元素后則分別稱為錫黃銅、鉛黃銅、鐵黃銅、錳黃銅等。除以鎳作為主要合金元素的稱為白銅除此之外為青銅，鋁青銅、硅青銅、鈹青銅、鉛青銅等。第7頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天純銅純銅具有面心立方晶格，無(wú)磁性,無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，密度8.96g/cm3,熔點(diǎn)1083℃，導(dǎo)電性導(dǎo)熱性及抗大氣腐蝕性能優(yōu)良，塑性好延伸率≥40%

，易冷熱變形加工，雖強(qiáng)度硬度低，但可通過(guò)冷變形強(qiáng)化予以提高。用途:各種導(dǎo)線、電纜、導(dǎo)電牌、電器開關(guān)等導(dǎo)電器材和各種冷凝管、散熱管、熱交換器、真空電弧爐的結(jié)晶器等。導(dǎo)電器材用量占銅材總量一半以上T1、T2、T3，數(shù)字增加表示純度降低第8頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天紫銅第9頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天銅合金-黃銅普通黃銅塑性好，適于制造形狀復(fù)雜，耐腐蝕的沖壓件，如彈殼、散熱器外殼、導(dǎo)管、雷管等。加入其他元素的特殊黃銅，加入Si、Al、Sn提高耐蝕性，加入Pｂ改善切削加工性能，加入Fe、Mn細(xì)化晶粒。第10頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天銅合金-青銅在青銅名字前冠以第一主要添加元素的名。錫青銅的鑄造性能、減摩性能好和機(jī)械性能好，適合於制造軸承、蝸輪、齒輪等。鉛青銅是現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)和磨床廣泛使用的軸承材料。鋁青銅強(qiáng)度高，耐磨性和耐蝕性好，用於鑄造高載荷的齒輪、軸套、船用螺旋槳等。鈹青銅和磷青銅的彈性極限高，導(dǎo)電性好，適於制造精密彈簧和電接觸元件，鈹青銅還用來(lái)制造煤礦、油庫(kù)等使用的無(wú)火花工具。

第11頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天銅合金-青銅安蒂基西拉機(jī)器第12頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天銅合金-白銅以鎳為主要添加元素的銅合金。銅鎳二元合金稱普通白銅﹔加有錳﹑鐵﹑鋅﹑鋁等元素的白銅合金稱復(fù)雜白銅。工業(yè)用白銅分為結(jié)構(gòu)白銅和電工白銅兩大類。結(jié)構(gòu)白銅的特點(diǎn)是機(jī)械性能和耐蝕性好﹐色澤美觀。這種白銅廣泛用於制造精密機(jī)械﹑眼鏡配件、化工機(jī)械和船舶構(gòu)件。電工白銅一般有良好的熱電性能。錳銅﹑康銅﹑考銅是含錳量不同的錳白銅﹐是制造精密電工儀器﹑變阻器﹑精密電阻﹑應(yīng)變片﹑熱電偶等用的材料第13頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天白銅第14頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天釬焊特點(diǎn)紫銅形成兩種氧化物：Cu2O和CuO。室溫下銅表面為Cu2O所覆蓋，而高溫下的氧化皮分為二層，外層為CuO，內(nèi)層為Cu2O。對(duì)于黃銅來(lái)說(shuō)，在含鋅量低于15%，其氧化物由Cu2O組成。當(dāng)Zn超過(guò)21%，由ZnO組成。錫青銅表面生成兩種氧化物，內(nèi)層SnO2,外層為銅的氧化物。硅青銅表面有Si的氧化物生成，鈹青銅表面生成穩(wěn)定的BeO,在鋁青銅表面上可能生成Al2O3,銅鎳合金氧化皮內(nèi)層有ＮiＯ，這些氧化物中CuO的穩(wěn)定性最小,最易還原.ZnO、NiO雖比氧化銅穩(wěn)定，但也能去除。SiO2和BeO雖穩(wěn)定，但也能通過(guò)釬劑去除。所以釬焊性很好，只有鋁青銅，氧化物較穩(wěn)定，固較難焊接。第15頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天釬焊特點(diǎn)銅與銅合金的可釬焊性一般好至優(yōu)。除了上述表面氧化物的穩(wěn)定性外，各種銅及銅合金還有其特性。有些可釬焊的合金也會(huì)遇到一些特殊的困難。例如，某些含鉛的合金可能形成粘液而影響潤(rùn)濕性，此外有些含錫合金如果在釬焊之前不進(jìn)行消除應(yīng)力，當(dāng)受到快速局部加熱時(shí)可能開裂。如含氧銅在含氫氣氛中形成氫脆，黃銅釬焊時(shí)鋅易蒸發(fā)。許多銅合金，如黃銅、磷青銅、白銅等局部急速加熱易使母材產(chǎn)生熱裂紋及應(yīng)力裂紋。對(duì)鈹青銅來(lái)說(shuō)，最好強(qiáng)度是在760-780℃淬火及隨后在300-320℃人工時(shí)效下得到。第16頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天銅及銅合金的可釬焊性第17頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天軟釬料應(yīng)用最廣的仍是錫鉛釬料其潤(rùn)濕性與鋪展性隨Sn量的增加而增加,用于食品工業(yè)或餐具的釬焊,含Sn量為95%以上.減少Pb.S-Pb60Sn和S-Pb60SnSb廣泛應(yīng)用于散熱器、管道、電氣接頭、家用制品、發(fā)動(dòng)機(jī)部件。第18頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天軟釬料用鎘基釬料是軟釬料中最耐熱的，高達(dá)250℃，并耐蝕。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。幾種常用軟釬料用于銅及黃銅軟釬焊的接頭強(qiáng)度。第19頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天表9.1銅及黃銅軟釬焊接頭的強(qiáng)度第20頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天軟釬劑用錫鉛釬料釬焊銅時(shí)，可選松香酒精溶液或活性松香和ZnCl2+NH4Cl水溶液等無(wú)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(shí)，釬劑可為氯化鋅鹽酸溶液。釬焊錳白銅時(shí)，釬劑可選磷酸溶液。用鉛基釬料釬焊時(shí)可用氯化鋅水溶液作為釬劑，用鎘基釬料釬焊時(shí)可采用FS205釬劑。第21頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天硬釬料四個(gè)系列:Cu-Zn、Cu-P、Cu-Ag-P、BAg以及BAu。BCu，由于其液相溫度高，只用于釬焊銅鎳合金。第22頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天銅-鋅釬料由于這種釬料的液相溫度高、耐腐蝕性能差并且對(duì)過(guò)熱敏感，所以在釬焊銅和銅合金時(shí)很少采用銅鋅釬料。過(guò)熱會(huì)引起鋅蒸發(fā)并在接頭中形成空穴。在實(shí)際應(yīng)用中，如果耐腐蝕性不很重要，這些釬料可用于連接銅、銅鎳合金、硅青銅和磷青銅。這種釬料有時(shí)在連接銅與鋼、不銹鋼及鎳合金中使用。一般說(shuō)來(lái)，要用釬劑。第23頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天銅-磷和銅-磷-銀釬料液相溫度較低，當(dāng)用于釬焊非合金銅時(shí)是有自釬劑作用的釬料，但是如果這些釬料用于釬焊特殊的銅及銅合金，由于不能還原合金元素的氧化物，一般要求采用釬劑。BCu釬料不用于釬焊鈸銅合金，這是由于接頭中的釬縫金屬氣孔多，一般來(lái)說(shuō)，它不適用于釬焊含鎳量大于30%的銅鎳合金。釬料具有良好的耐蝕性，但它在高溫含硫的氣氛中會(huì)被嚴(yán)重地腐蝕。成本較低。第24頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天銀合金釬料銀合金釬料釬焊溫度較低，這使它們特別適用于釬焊有一定含鋅量的銅合金（如黃銅），后者易于脫鋅。銀合金釬料的耐蝕性屬于好至優(yōu)，但是含鎘的銀合金，由于鎘的的劇毒性，故不應(yīng)使用于釬焊乳品業(yè)、食品業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)用的裝置。銀合金釬料的主要缺點(diǎn)是成本高，但是這個(gè)缺點(diǎn)可以通過(guò)正確的設(shè)計(jì)接頭而得以克服。除了焊鋰的釬料（及）外，所有的銀釬料一般都需要釬劑，含鋰釬劑有自釬劑作用，因?yàn)殇嚲哂惺鼓覆谋砻嫔夏透邷氐难趸镌阝F焊的溫度下進(jìn)行還原的能力。第25頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天金合金釬料金合金釬料，它非常貴重，一般只用于耐蝕性非常高以及用途非常特殊的場(chǎng)合，例如連接那些需要密封的真空管構(gòu)件。在這里金的蒸發(fā)壓力低是有好處的。金合金釬料的液相溫度高，因而使它僅用于釬焊銅以及一些高熔點(diǎn)的銅鎳合金。第26頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天釬劑除鋁青銅外，釬焊所有的銅基合金要使用BCuP和BAg釬料，配套使用的AWS釬劑類型：FB3-A、FB3-C、FB3-E。鋁青銅上容易形成難熔氧化物，可采用更加活潑類型FB4-A第27頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天565-870746-1160760-1200第28頁(yè),共30頁(yè)，2024年2月25日，星期天釬劑3A類是一般用途的低溫釬劑（565-870），適用于除含大量鋁的銅合金外的所有銅及銅合金。適用于大多數(shù)銅磷合金以及大多數(shù)的銀合金釬料。3B類釬劑是3A類改進(jìn)的，用于較高溫度。工作溫度為746-1160，這種釬劑可用于表1所列舉的任何釬料。第4類釬劑為釬焊含鋁的銅合金專門制造的，它的工作溫度和3A類釬劑相同。第五類，其工作溫度范圍為760-1200，通常與銅鋅釬料配合使用。其活性不如3B類釬劑，但它保持活性的時(shí)間更長(zhǎng)些，而且費(fèi)用