钎焊的基础知识

钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。在钎焊过程中，材料被加热到比填充材料温度高一些，填充金属变成液体，覆盖所有配合面，并形成冶金结合。钎焊时，首先要去除母材接触面上的氧化膜和油污，以利于毛细管在钎料熔化后发挥作用，增加钎料的润湿性和毛细流动性。根据钎料熔点的不同，钎焊分为硬钎焊和软钎焊。软钎焊：软钎焊的钎料熔点低于450C，接头强度较低（小于100MPa）。软钎焊多用于电子和食品工业中导电、气密和水密器件的焊接。以锡铅合金作为钎料的锡焊最为常用。软钎料一般需要用钎剂，以清除氧化膜，改善钎料的润湿性能。硬钎焊：硬钎焊的钎料熔点高于450C，接头强度较高（大于200 MPa）。硬钎焊接头强度高，有的可在高温下工作。硬钎焊的钎料种类繁多，以铝、银、铜、锰和镍为基的钎料应用最广。钎焊有几个显著的特点：1. 温度低: 钎焊使用的钎料熔点低于被连接金属的熔点，因此连接过程中被连接金属并不会被熔化，熔化的是填充金属，因此所需要的加热温度相对较低。2. 不破坏原件表面: 由于钎料熔点低，连接过程中不会破坏被连接金属的表面质量，可以保持原件的外观和性能。3. 适用性广泛: 钎焊可用于连接不同种类的材料，如：异种金属结合、金属与非金属连接，还可以连接纤维及弥散强化复合材料等，使其在多个行业和领域中广泛应用。4. 强度可靠: 钎焊工艺可以提供坚固、持久的连接，使得所连接的部件具有较高的强度和耐久性。5. 不需要相同材料: 相比其他焊接方法，钎焊不要求被连接金属和钎料具有相同的成分。钎焊工艺中除了母材会对钎焊强度有很大影响以外，钎焊填充材料的选择也很重要。正确的选择钎料和匹配的钎焊方法，钎焊可以使用几乎任何可以商用的填充材料用以提供坚固的接头。在钎焊过程中，钎料渗入基体金属并与基体金属形成合金的过程称为扩散，在高温、高应力使用条件下应优先选择易于扩散并能与基体金属形成合金的填充材料。当组建由极薄的基底金属构成时，通常选择具有低扩散性的填充材料。接头强度取决于接头设计、应力状态、钎焊温度、钎焊量、加热速率、峰值温度下的保持时间以及许多其他需考虑的因素,在选择填充材料时，首先要考虑工作温度，极少数填充材料具有不同的熔点。固相线和液相线很接近的钎料通常不会表现出很强的分离倾向，并且它们是相对流动的。必须考虑到填充材料与基体金属的合金化程度；合金化可以改善接头的力学性能，提高接头的重熔温度。最后，填充材料的放置也是一个重要考虑因素,这不仅是因为放置方法需要接近接头，而且还因为在加热过程中，填充材料必须保持在其位置上直至熔化。填充材料有不同的形式，最常见的填充材料形式有：丝材、粉末、箔片、焊膏、带材、垫片等，材料形式的选择主要取决于特定接头的设计。为了能在钎焊中得到满意的应用效果，钎料必须具备以下特征：1. 在钎焊温度下具有适当的流动性，以确保通过毛细作用流动，并提供均匀的合金分布；2. 避免填充金属中低熔点元素过早的释放稳定性；3. 钎料具有润湿母材接头表面的能力；4. 钎焊温度下钎料合金元素的低挥发性。5. 与母体金属形成合金或结合，以形成具有较高熔化温度合金的能力；6. 在钎焊操作要求的范围内，填充金属和母材之间的清洗或腐蚀的可控性；7. 根据使用要求，产生或避免基体金属与填料金属相互作用的能力。