[科普中國]-硬釬焊

簡介

釬焊屬于固相連接，他與熔化焊方法不同，釬焊時(shí)母材不熔化，采用比母材熔化溫度低的釬料，加熱溫度采取低于母材固相線而高于釬料液相線的一種連接方法。當(dāng)被連接的零件和釬料加熱到釬料熔化，利用液態(tài)釬料在母材表面潤濕、鋪展與母材相互溶解和擴(kuò)散和在母材間隙中潤濕、毛細(xì)流動(dòng)、填縫與母材相互溶解和擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)零件間的連接。

硬釬焊接頭強(qiáng)度高，有的可在高溫下工作。硬釬焊的釬料種類繁多，以鋁、銀、銅、錳和鎳為基的釬料應(yīng)用最廣。鋁基釬料常用于鋁制品釬焊。銀基、銅基釬料常用于銅、鐵零件的釬焊。錳基和鎳基釬料多用來焊接在高溫下工作的不銹鋼、耐熱鋼和高溫合金等零件。焊接鈹、鈦、鋯等難熔金屬、石墨和陶瓷等材料則常用鈀基、鋯基和鈦基等釬料。選用釬料時(shí)要考慮母材的特點(diǎn)和對接頭性能的要求。硬釬焊釬劑通常由堿金屬和重金屬的氯化物和氟化物，或硼砂、硼酸、氟硼酸鹽等組成，可制成粉狀、糊狀和液狀。在有些釬料中還加入鋰、硼和磷，以增強(qiáng)其去除氧化膜和潤濕的能力。焊后釬劑殘?jiān)脺厮?、檸檬酸或草酸清洗干凈?/p>

注意：母材的接觸面應(yīng)很干凈，因此要用釬劑。釬劑的作用是去除母材和釬料表面的氧化物和油污雜質(zhì)，保護(hù)釬料和母材接觸面不被氧化，增加釬料的潤濕性和毛細(xì)流動(dòng)性。釬劑的熔點(diǎn)應(yīng)低于釬料，釬劑殘?jiān)鼘δ覆暮徒宇^的腐蝕性應(yīng)較小。軟釬焊常用的釬劑是松香或氯化鋅溶液，硬釬焊常用的釬劑是硼砂、硼酸和堿性氟化物的混合物。

釬焊材料的選擇我國目前生產(chǎn)并得到了廣泛應(yīng)用的銅及銅合金釬焊用釬料的標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)列于下圖。

1、銅-鋅釬料

這類釬料的熔點(diǎn)較高，耐蝕性較差，且對過熱敏感，鋅元素的蒸發(fā)又容易引起氣孔的產(chǎn)生。一般只用于熔點(diǎn)較高的純銅、銅-鋼、銅-鎳等一些不重要的鈳焊接頭上。使用時(shí)必須有釬劑配合。近年國內(nèi)研制威功的Cu-Zn-Mn釬料的熔點(diǎn)比銅鋅釬料的熔點(diǎn)約低100℃，各項(xiàng)性能均優(yōu)于后者，這些釬料一般要求使用釬劑。

2、銀-銅釬料

此類釬料的適用性最廣。對所有銅及銅合金，以及絕大多數(shù)銅與異種金屬接頭的釬焊都適用。銀釬料具有適中的熔點(diǎn)，大大降低釬焊溫度，使焊件的變形及接頭內(nèi)應(yīng)力減小。它的工藝性優(yōu)良，耐蝕性和綜合力學(xué)性能好。主要缺點(diǎn)是成本太高，近年國內(nèi)大力研制和開發(fā)低銀和無銀釬料，已取得了較大進(jìn)展，如HL205、BCu-92PAg、HLCuP6-3等。用這些纖料纖焊銅和黃銅接頭的強(qiáng)度與銀釬料相當(dāng)，但塑性則稍差。

3、金合金釬料

此種釬料價(jià)格昂貴，一般只限于極特殊的應(yīng)用，如連接高真空密封的真空器件。在此類應(yīng)用中。金的低蒸氣壓是有利的。金合金釬料的液相線溫度高，這進(jìn)一步限制了它只能用于銅和一些高溶點(diǎn)銅-鎳合金的釬焊。

釬劑的選擇釬焊銅及銅合金用的釬劑列于下表。

就其配方的類型，國內(nèi)外都相近而且定型。但具體配方在國外是不公開的。我國除了表中所列已納入國標(biāo)外，各使用單位也有不少自用的配方。這些配方可歸納為兩大類，一類是以硼酸鹽和氟硼酸鹽為主（釬劑101~103），它能有效地清除表面氧化膜，并有很好的浸流性，配合銀釬料或銅磷釬料使用可獲得良好的效果，適用于各種銅合金焊件。另一類是以2為主的高活性釬劑（如釬劑105、釬劑205），是專門供鋁青銅、鋁黃銅及其他含鋁的銅合金釬焊用的。此類釬劑腐蝕性極強(qiáng)，要求焊后對接頭進(jìn)行嚴(yán)格的刷洗，以防殘?jiān)鼘讣母g。釬劑的形式有粉狀、膏狀和液狀。絕大多數(shù)釬劑吸濕性很強(qiáng)，給粉狀釬劑的制備和保存帶來很多麻煩。目前已越來越多地使用膏狀和液狀釬劑。

硬釬焊的釬焊工藝銅及銅合金可根據(jù)焊件的形狀、尺寸及數(shù)量選擇采用烙鐵、浸沾、火焰、感應(yīng)、電阻和爐中等加熱方法進(jìn)行釬焊。各種方法的加熱速度和加熱時(shí)問不同，必須同時(shí)合理地選擇相適應(yīng)的釬料、釬劑和保護(hù)氣氛。原則上說，主要采用快速加熱法，因?yàn)椋?/p>

①某些釬料在熔化時(shí)有熔析現(xiàn)象，加熱熔化速度快，熔析現(xiàn)象不嚴(yán)重；

②釬劑的活性作用時(shí)間有限，加熱速度慢可能使釬劑在釬焊完成前就實(shí)效；

③緩慢加熱使釬焊金屬表面氧化嚴(yán)重，妨礙釬料鋪展；

④緩慢加熱將延長熔融釬料與母材的作用時(shí)間，形成界面金屬間化合物或造成溶蝕等現(xiàn)象，使接頭性能惡化。

選用局部加熱的火焰釬焊必須考慮預(yù)防焊件的變形問題。電阻、感應(yīng)加熱因不同的銅合金的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率相差較大而必須考慮功率的調(diào)整問題，并盡量選用電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率低的釬料。這兩種方法最合理是用于銅與電導(dǎo)率較低的金屬的異種接頭釬焊。對具有熱脆性或熔化釬料作用下容易發(fā)生自裂的銅合金和接頭必須在釬焊前進(jìn)行清除應(yīng)力處理，并盡量縮短釬焊時(shí)間，盡量不采用快速加熱法。爐中釬焊黃銅和鋁青銅時(shí)，為避免鋅的燒損及鋁向銀釬料擴(kuò)散，最好在焊件表面預(yù)先鍍上銅層或鎳層。在還原性氣氛中釬焊銅及銅合金時(shí)，要注意“氫病”的危險(xiǎn)。只有無氧銅才能在氫氣中釬焊。鋼與銅及銅合金釬焊一般采用銅-磷-錫焊膏的硬釬焊和氧乙炔焰釬焊等方法，其特點(diǎn)是無鎘、無銀，但接頭常出現(xiàn)氣孔、夾渣、未焊透、侵蝕等焊接缺陷，使接頭性能嚴(yán)重下降。為防止制品腐蝕，焊后對釬劑要進(jìn)行及時(shí)清洗。

采用火焰釬焊純銅件，一般選用銅銀磷釬料。該釬料價(jià)格低，工藝性能好，釬焊接頭具有滿意的耐蝕性。釬焊時(shí)熱源采用中性焰。釬劑選用QJ一102。焊前應(yīng)仔細(xì)清理焊件表面氧化物、油脂等污物。需預(yù)熱，根據(jù)試件厚度、大小預(yù)熱溫度、時(shí)間有所不同。釬縫區(qū)溫度應(yīng)控制在650~800℃之間。焊后間隔一段時(shí)間后，當(dāng)溫度降至200℃以下時(shí)，用溫水、毛刷清理熔渣以防腐蝕。釬焊接頭成形美觀，表面無裂紋、氣孔未熔合。接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到母材的80%。