銅及銅合金的釬焊

銅及銅合金的釬焊有色金屬在許多應用場合選用有色金屬,這是因為他們具有很獨特的性能,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濕,釬焊有一定難度.通過采用適當工藝措施,鋁合金釬焊仍然能夠得到滿意的結果.第2頁,共30頁，2024年2月25日，星期天銅及銅合金釬焊Copperandcopperalloybrazing第3頁,共30頁，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)國時代<<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,共30頁，2024年2月25日，星期天銅陽燧銅及銅合金吳王夫差鑒第5頁,共30頁，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量少，現(xiàn)在世界上80%以上的銅是從硫化銅礦精煉出來的，這種礦石含銅量極低，一般在2-3%左右。第6頁,共30頁，2024年2月25日，星期天銅及銅合金銅及銅合金通常可分為紫銅、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,共30頁，2024年2月25日，星期天純銅純銅具有面心立方晶格，無磁性,無同素異構轉變，密度8.96g/cm3,熔點1083℃，導電性導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，雖強度硬度低，但可通過冷變形強化予以提高。用途:各種導線、電纜、導電牌、電器開關等導電器材和各種冷凝管、散熱管、熱交換器、真空電弧爐的結晶器等。導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,共30頁，2024年2月25日，星期天紫銅第9頁,共30頁，2024年2月25日，星期天銅合金-黃銅普通黃銅塑性好，適于制造形狀復雜，耐腐蝕的沖壓件，如彈殼、散熱器外殼、導管、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細化晶粒。第10頁,共30頁，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)動機和磨床廣泛使用的軸承材料。鋁青銅強度高，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，導電性好，適於制造精密彈簧和電接觸元件，鈹青銅還用來制造煤礦、油庫等使用的無火花工具。

第11頁,共30頁，2024年2月25日，星期天銅合金-青銅安蒂基西拉機器第12頁,共30頁，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雜白銅。工業(yè)用白銅分為結構白銅和電工白銅兩大類。結構白銅的特點是機械性能和耐蝕性好﹐色澤美觀。這種白銅廣泛用於制造精密機械﹑眼鏡配件、化工機械和船舶構件。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﹑應變片﹑熱電偶等用的材料第13頁,共30頁，2024年2月25日，星期天白銅第14頁,共30頁，2024年2月25日，星期天釬焊特點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，內層為Cu2O。對于黃銅來說，在含鋅量低于15%，其氧化物由Cu2O組成。當Zn超過21%，由ZnO組成。錫青銅表面生成兩種氧化物，內層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,共30頁，2024年2月25日，星期天釬焊特點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濕性，此外有些含錫合金如果在釬焊之前不進行消除應力，當受到快速局部加熱時可能開裂。如含氧銅在含氫氣氛中形成氫脆，黃銅釬焊時鋅易蒸發(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)生熱裂紋及應力裂紋。對鈹青銅來說，最好強度是在760-780℃淬火及隨后在300-320℃人工時效下得到。第16頁,共30頁，2024年2月25日，星期天銅及銅合金的可釬焊性第17頁,共30頁，2024年2月25日，星期天軟釬料應用最廣的仍是錫鉛釬料其潤濕性與鋪展性隨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廣泛應用于散熱器、管道、電氣接頭、家用制品、發(fā)動機部件。第18頁,共30頁，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度。第19頁,共30頁，2024年2月25日，星期天表9.1銅及黃銅軟釬焊接頭的強度第20頁,共30頁，2024年2月25日，星期天軟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+NH4Cl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，釬劑可選磷酸溶液。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21頁,共30頁，2024年2月25日，星期天硬釬料四個系列: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,共30頁，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過熱敏感，所以在釬焊銅和銅合金時很少采用銅鋅釬料。過熱會引起鋅蒸發(fā)并在接頭中形成空穴。在實際應用中，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。這種釬料有時在連接銅與鋼、不銹鋼及鎳合金中使用。一般說來，要用釬劑。第23頁,共30頁，2024年2月25日，星期天銅-磷和銅-磷-銀釬料液相溫度較低，當用于釬焊非合金銅時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，一般來說，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被嚴重地腐蝕。成本較低。第24頁,共30頁，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是成本高，但是這個缺點可以通過正確的設計接頭而得以克服。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，因為鋰具有使母材表面上耐高溫的氧化物在釬焊的溫度下進行還原的能力。第25頁,共30頁，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合，例如連接那些需要密封的真空管構件。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的銅鎳合金。第26頁,共30頁，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,共30頁，2024年2月25日，星期天565-870746-1160760-1200第28頁,共30頁，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，但它保持活性的時間更長些，而且費用