钎焊的钎料和钎剂精编版共26页
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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(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。
钎焊材料总汇摘自:铜陵卓成粉体(/chindex.asp)硬钎料软钎料钎焊熔剂硬钎料类别牌号规格熔点(℃) 主要成份(%) 用途相当AWS铜锌L103 丝885-888 Cu54 Zn Rem.钎焊铜、青铜和钢等受力不大工件L104 箔890-930Cu57 Mn2Co2 Zn Rem.钎焊硬质合金刀具铜磷L201铸条、丝、粉710-800 P7 Cu Rem.钎焊铜及铜合金BCuP-2 L204铸条、640-815P5 Ag15Cu Rem.钎焊铜及铜合金、银、钼等BCuP-5丝金属。
L205 铸条、丝、箔640-800P6 Ag5Cu Rem.钎焊铜及铜合金BCuP-3L207 铸条、丝640-770P7 Ag5Cu Rem.钎焊铜及铜合金BCuP-7L209 铸条、丝684-710P7 Ag2Cu Rem.钎焊铜及铜合金。
BCuP-6银基L302 丝745-775Ag25 Cu40Zn Rem.钎焊铜及铜合金、钢及不锈钢等L303 丝660-725Ag45 Cu30Zn Rem.钎焊铜及铜合金、钢及不锈钢等BAg-5 L303F涂药丝660-725Ag45 Cu30Zn Rem.外涂钎剂的L303,用途与L303相同BAg-5L304 箔 690-775Ag50 Cu34Zn Rem.钎焊铜及铜合金、钢等 BAg-6L308 丝 779-780 Ag72 Cu Rem. 铜和镍的真空或还原保护气氛钎焊 BAg-8L312 丝 595-605 Ag40.Cu.Zn.Cd 钎焊铜及铜合金、钢及不锈钢等L313 丝 625-635 Ag50.Cu.Zn.Cd 钎焊铜及铜合金、钢及不锈钢等 BAg-1aL321 丝 615-650 Ag56.Cu.Zn.Sn 钎焊铜及铜合金、钢及不锈钢等 BAg-7 L323 丝 665-755 Ag30.Cu.Zn.Sn 钎焊铜及铜合金、钢及不锈钢等L325 丝 645-685 Ag45.Cu.Zn.Sn 钎焊铜及铜合金、钢及不锈钢等BAg-36L326 丝 650-720 Ag38.Cu.Zn.Sn 钎焊铜及铜合金、钢及不锈钢等BAg-34铝基L400 铸条、丝577-582Si11.5 Al Rem. 铝及铝合金的钎焊BAlSi-4L401 铸条 525-535Si5 Cu28Al Rem.铝及铝合金的钎焊锡铅 L600 丝 183-185Sn60 Sb ≤0.8 Pb Rem. 易熔金属及热处理件的钎焊60SnL601 丝 183-227Sn18 Sb2Pb Rem.铜及铜合金、镀锌铁皮的钎焊。