第4章-钎料分析课件

第4章 钎料4.1 对钎料的基本要求 1 1）合适的熔点，比母材至少低几十）合适的熔点，比母材至少低几十度；度；2 2）有良好的润湿性及填缝能力；）有良好的润湿性及填缝能力；3 3）能与母材充分作用并形成牢固的冶金）能与母材充分作用并形成牢固的冶金结合；结合；4 4）具有稳定和均匀的成分，钎焊时避免）具有稳定和均匀的成分，钎焊时避免偏析及易挥发元素的烧损；偏析及易挥发元素的烧损；5 5）钎焊接头应满足产品的技术要求；）钎焊接头应满足产品的技术要求；6 6）环保，成本低，易制造。）环保，成本低，易制造。1第4章 钎料4.1 对钎料的基本要求1第4章 钎料4.2 钎料的分类 1.1.钎料的分类钎料的分类 以熔点区分：低于以熔点区分：低于450 450 易熔钎料（软钎料）易熔钎料（软钎料）高于高于450 450 难熔钎料（硬钎料）难熔钎料（硬钎料）以组成钎料的主要元素分：以组成钎料的主要元素分：软钎料：锡基、铅基、镉基、锌基等；软钎料：锡基、铅基、镉基、锌基等；硬钎料：铝基、银基、铜基、锰基、镍基等。硬钎料：铝基、银基、铜基、锰基、镍基等。2第4章 钎料4.2 钎料的分类2 第4章 钎料2.2.钎料的牌号钎料的牌号 国标国标 硬钎料硬钎料 软钎料软钎料 S-S-S Sn60Pbn60Pb4040SbSb软钎料元素符号都标，硬钎料只标第一个软钎料元素符号都标，硬钎料只标第一个标记其他内容，以标记其他内容，以“-”隔开隔开3 第4章 钎料2.钎料的牌号 第4章 钎料机械部4第4章 钎料机械部4第4章 钎料 4 4.3.3 软钎料软钎料 (1)(1)锡铅钎料锡铅钎料 共晶成分的机械性能最好；表面张力小，则润共晶成分的机械性能最好；表面张力小，则润湿性好；铺展、填缝性好。湿性好；铺展、填缝性好。加入加入SbSb（3%3%）可减少液态钎料的氧化；加入）可减少液态钎料的氧化；加入AgAg、SbSb可提高高温性能。可提高高温性能。Sn Sn有冷脆性。有冷脆性。钎焊接头工作温度一般不高于钎焊接头工作温度一般不高于100100。5第4章 钎料 4.3 软钎料5第4章 钎料6铅：铅：延展性、润湿性、低熔点（延展性、润湿性、低熔点（SnSn61.961.9PbPb38.138.1 183 183 ）第4章 钎料6铅：延展性、润湿性、低熔点（Sn61.9P第4章 钎料7第4章 钎料7第4章 钎料 4 4.3.3 软钎料软钎料 (2 2)无铅锡基钎料无铅锡基钎料 以以Sn/Ag/Cu/In/Bi/ZnSn/Ag/Cu/In/Bi/Zn二元或多元合金代替在电子二元或多元合金代替在电子工业中应用最广的工业中应用最广的63Sn-Pb3763Sn-Pb37共晶合金钎料。共晶合金钎料。96.596.5SnSn3.0Ag0.5Cu3.0Ag0.5Cu(217-217-219219 )、96.596.5SnSn3.5Ag 3.5Ag(221(221 )99.399.3SnSn0.7Cu0.7Cu(227227 )、4242SnSn58Bi58Bi(139139 )、91.791.7SnSn3.5Ag4.8Bi3.5Ag4.8Bi(210-210-215215 )屈服强度、抗拉强度、断裂塑性、弹性模量屈服强度、抗拉强度、断裂塑性、弹性模量但熔点、润湿但熔点、润湿8第4章 钎料 4.3 软钎料8第4章 钎料(2)铋铋基基钎钎料料9第4章 钎料(2)9第4章 钎料10第4章 钎料10第4章 钎料11第4章 钎料11第4章 钎料Sn-Ag-Cu合金12第4章 钎料Sn-Ag-Cu合金12第4章 钎料（3 3）铅基钎料）铅基钎料 纯铅不能润湿纯铅不能润湿CuCu、FeFe、AlAl、NiNi等金属，常加等金属，常加入入AgAg、SnSn、CdCd、ZnZn钎焊铜。加入钎焊铜。加入AgAg可润湿铜，且可润湿铜，且使钎料熔点下降；加入使钎料熔点下降；加入SnSn可提高润湿性。可提高润湿性。焊后接头耐热性提高，可在焊后接头耐热性提高，可在150150以下工作。以下工作。在潮湿环境下耐湿性差。在潮湿环境下耐湿性差。（4 4）镉基钎料）镉基钎料 镉基钎料是耐热性最好的一种软钎料，工作镉基钎料是耐热性最好的一种软钎料，工作温度可达温度可达250250。13第4章 钎料（3）铅基钎料 13第4章 钎料常见的有常见的有Cd-ZnCd-Zn、Cd-AgCd-Ag、Cd-Zn-AgCd-Zn-Ag系钎料。系钎料。Ag Ag的加入可提高强度，但超过的加入可提高强度，但超过5%Ag5%Ag使液相线使液相线迅速上升，结晶区间变得很宽，故迅速上升，结晶区间变得很宽，故AgAg不宜过高。不宜过高。Zn Zn的加入可减少液态钎料的氧化，并使熔点的加入可减少液态钎料的氧化，并使熔点下降，钎缝可电镀。下降，钎缝可电镀。镉基钎料钎焊铜时，温度过高，时间过长，镉基钎料钎焊铜时，温度过高，时间过长，钎缝界面将生成脆性的化合物，使性能下降。钎缝界面将生成脆性的化合物，使性能下降。14第4章 钎料常见的有Cd-Zn、Cd-Ag、Cd-Zn-A第4章 钎料15第4章 钎料15第4章 钎料4 4.4.4 硬钎料硬钎料 （1 1）铝基钎料）铝基钎料 用途：仅用于钎焊铝及铝合金；组成：铝及可和铝形成共晶的金属 铝硅共晶、铝硅铜共晶牌 号名 称合金成分 wt%Tm Cbf MPaAlSiCuZnBAl88Si铝硅钎料余量121577582147157BAl67CuSi铝硅铜1号余量5.56.5 2729525535脆性大BAl86SiCu铝硅铜2号余量9.310.73.34.7520585245294HL403铝硅铜锌余量10140.710151656024529416第4章 钎料4.4 硬钎料牌 号名 称合金成分 wt%T第4章 钎料17第4章 钎料17第4章 钎料共晶成分：12.2%Si；熔点：577C；缺点：熔点接近于铝合金的熔点。18第4章 钎料共晶成分：12.2%Si；18第4章 钎料（2）银基钎料）银基钎料 1.1.真空钎焊用钎料真空钎焊用钎料 2.2.银铜锌钎料银铜锌钎料 3.3.银铜锌镉钎料银铜锌镉钎料 4.4.银铜锌锡钎料银铜锌锡钎料用途广泛的硬钎料：低碳钢、结构钢、不锈钢、高温合金、铜及铜合金；难熔金属、陶瓷等；导电、导热性能良好、耐介质腐蚀；问题：价格高，低银钎料的研制，如何降低熔点，如何避免脆性相。19第4章 钎料（2）银基钎料用途广泛的硬钎料：第4章 钎料Ag-Cu-Zn钎料合金Ag-Cu共晶点780C加入Zn降低熔点，720C会产生脆性、和相、和相塑性极差Zn含量控制在35%以下Ag-Cu-Zn-Sn钎料合金进一步降低熔点加入量0.55%，熔660C过多产生脆性加入微量Ni，提高强度和耐热性。20第4章 钎料Ag-Cu-Zn钎料合金20第4章 钎料21第4章 钎料21第4章 钎料22第4章 钎料22第4章 钎料23第4章 钎料23第4章 钎料24第4章 钎料24第4章 钎料25第4章 钎料25第4章 钎料（3 3）铜基钎料）铜基钎料 1.1.纯铜钎料纯铜钎料 2.2.铜磷及铜银磷钎料铜磷及铜银磷钎料 3.3.铜锌钎料铜锌钎料 4.4.铜锗钎料铜锗钎料 5.5.铜基高温钎料铜基高温钎料 Cu-Zn钎料：通过Zn含量降低熔点，Cu62/Zn38(黄铜)熔点902C 固熔体组织良好的强度和塑性加入Si抑制Zn的挥发加入Sn提高铺展性26第4章 钎料（3）铜基钎料26 第4章 钎料27 第4章 钎料27第4章 钎料Si氧化后与钎剂中的硼酸盐形成低熔点的硅酸盐，浮在液态钎料表面，阻止Zn的挥发。28第4章 钎料Si氧化后与钎剂中的硼酸盐形成低熔点的硅酸盐，第4章 钎料Cu-P钎料，共晶成分：8.38wt%磷；熔点：714CP2O5与氧化铜生成复合化合物，以液态覆盖母材表面，起保护作用。29第4章 钎料Cu-P钎料，共晶成分：8.38wt%磷；第4章 钎料30第4章 钎料30第4章 钎料31第4章 钎料31第4章 钎料32第4章 钎料32第4章 钎料铜基高温钎料：BCuNiSiB（H1CuNi30-2-0.2）2730%Ni：提高高温强度，但熔点也增加1.52.%Si、0.2%B：降低熔点，改善润湿性工作温度可以达到600C可以达到与1Cr18Ni9Ti等强度。33第4章 钎料铜基高温钎料：BCuNiSiB（H1CuNi3第4章 钎料（4 4）锰基）锰基钎料钎料 加入加入CrCr、CoCo可使钎可使钎料提高高温料提高高温抗氧化性和抗氧化性和热强性，接热强性，接头工作温度头工作温度可达可达600600700700。34第4章 钎料（4）锰基钎料34第4章 钎料35第4章 钎料35第4章 钎料（5 5）镍基钎料）镍基钎料 Ni-B Ni-B共晶点共晶点11401140（4%B4%B）。）。B B显著提显著提高高温强度，改善润湿性，但使溶蚀增加，高高温强度，改善润湿性，但使溶蚀增加，形成化合物变脆。形成化合物变脆。Ni-Si Ni-Si共晶点共晶点11521152（11%Si11%Si）。）。SiSi可可溶于溶于NiNi中形成固溶体，超过中形成固溶体，超过6%Si6%Si，会产生脆，会产生脆的化合物。的化合物。Ni-P Ni-P共晶点共晶点880880（11%P11%P）。）。P P不溶于不溶于NiNi，易形成一系列化合物变脆。，易形成一系列化合物变脆。36第4章 钎料（5）镍基钎料36第4章 钎料37第4章 钎料37第4章 钎料 C C的加入可降低熔点，但碳对钎料的高温强度及溶蚀性都的加入可降低熔点，但碳对钎料的高温强度及溶蚀性都有不良影响，故不宜多加。有不良影响，故不宜多加。Cr Cr是镍基钎料中的主要添加元素，铬使镍固溶体强化并是镍基钎料中的主要添加元素，铬使镍固溶体强化并提高其抗氧化性。提高其抗氧化性。BNi-1 BNi-1、2 2、3 3、4 4均含有均含有SiSi、B B、C C，含，含B B钎料对不锈钢和高钎料对不锈钢和高温合金有晶间渗入现象，使晶界变脆，不适合焊薄件。因温合金有晶间渗入现象，使晶界变脆，不适合焊薄件。因B B能能吸收中子，故不适用于核领域。吸收中子，故不适用于核领域。BNi-5 BNi-5 不含不含B B，可焊薄件及应用于核领域，但熔点偏高。，可焊薄件及应用于核领域，但熔点偏高。BNi-6 BNi-6、7 7为为Ni-PNi-P和和Ni-Cr-PNi-Cr-P共晶成分，熔点低，流动性好共晶成分，熔点低，流动性好。不含。不含B B，可焊薄件。工作温度低。，可焊薄件。工作温度低。镍基钎料很脆，一般制成粉末或非晶态使用。镍基钎料很脆，一般制成粉末或非晶态使用。38第4章 钎料 C的加入可降低熔点，但碳对第4章 钎料39第4章 钎料39第4章 钎料40第4章 钎料40第4章 钎料41第4章 钎料41第4章 钎料42第4章 钎料42第4章 钎料（6 6）自钎剂钎料）自钎剂钎料 既能填充钎缝金属，又能起钎剂作用的钎料称之。即既能填充钎缝金属，又能起钎剂作用的钎料称之。即自身含有起到钎剂作用的微量或一定量元素的钎料。自身含有起到钎剂作用的微量或一定量元素的钎料。要求：要求：1 1）钎料内含有较强的还原剂，钎焊时能还原母材表面）钎料内含有较强的还原剂，钎焊时能还原母材表面氧化物；氧化物；2 2）还原产物的熔点应低于钎焊温度，或还原产物能与）还原产物的熔点应低于钎焊温度，或还原产物能与表面氧化物形成低熔点的复合化合物；表面氧化物形成低熔点的复合化合物；3 3）还原产物或形成的复合化合物的粘度要小，能被液）还原产物或形成的复合化合物的粘度要小，能被液体钎料排开，不妨碍钎料的铺展。体钎料排开，不妨碍钎料的铺展。此外，还原剂应溶于钎料中，能降低钎料的表面张力。此外，还原剂应溶于钎料中，能降低钎料的表面张力。如：钎焊铜的铜磷、铜磷银钎料；含有锂的银基、铜如：钎焊铜的铜磷、铜磷银钎料；含有锂的银基、铜基钎料；钎焊不锈钢的锰基钎料等。基钎料；钎焊不锈钢的锰基钎料等。43第4章 钎料（6）自钎剂钎料43第4章 钎料1)1)铜磷钎料和铜银磷钎料铜磷钎料和铜银磷钎料 P P的加入的加入 自钎剂作用自钎剂作用 5CuO+2P=P5CuO+2P=P2 2O O5 5+5Cu+5CuP P2 2O O5 5与与CuO CuO 形成复合盐，覆盖表面防止氧化。形成复合盐，覆盖表面防止氧化。降低熔点降低熔点 钎料使用时应注意：钎料使用时应注意：因钎料较脆，用于振动载荷较小的工件；因钎料较脆，用于振动载荷较小的工件；钎焊黄铜仍需加钎剂；钎焊黄铜仍需加钎剂；不能钎焊钢、镍及其合金，因不能钎焊钢、镍及其合金，因P P化物极脆。化物极脆。44第4章 钎料1)铜磷钎料和铜银磷钎料44第4章 钎料45第4章 钎料45第4章 钎料46第4章 钎料46第4章 钎料2)2)银基和铜基自钎剂钎料银基和铜基自钎剂钎料 表中表中CrCr以下的元素都可还原以下的元素都可还原CrCr2 2O O3 3,但还原产物的氧但还原产物的氧化物大多熔点高，有的粘度大，起不到自钎剂作用。化物大多熔点高，有的粘度大，起不到自钎剂作用。锂的氧化物锂的氧化物LiLi2 2O O的熔点虽高，但有如下特点：的熔点虽高，但有如下特点：1.1.它能与许多氧化物形成低熔复合化合物；它能与许多氧化物形成低熔复合化合物；2.2.氧化锂对水的亲和力极大，它和周围气氛中的水氧化锂对水的亲和力极大，它和周围气氛中的水分作用，形成熔点为分作用，形成熔点为450450的的LiOHLiOH，它几乎能溶解所有的，它几乎能溶解所有的氧化物，同时呈薄膜状覆盖金属表面，起保护作用；氧化物，同时呈薄膜状覆盖金属表面，起保护作用；3.3.锂是表面活性物质。锂是表面活性物质。47第4章 钎料2)银基和铜基自钎剂钎料47第4章 钎料48第4章 钎料48 第4章 钎料 4 4.4 4 钎料的选择钎料的选择经济性：根据结构的重要性，选择成本最低的钎料合金；接头性能：工作温度，强度，可靠性；密封性：电真空器件，真空室；导电性：锡基钎料，银基钎料；工艺性：焊接温度对母材的影响；与钎焊方法的匹配。49 第4章 钎料 4.4 钎料的选择49 第4章 钎料4 4.4 4 钎料的选择钎料的选择钎焊母材 相互作用加热方式 加热速度与液-固相线范围使用要求 环境、力学性能、精度等钎焊温度 尽量选择钎焊温度低的钎料接头形式 与流动性有关钎料形状 预置钎料施工安全50 第4章 钎料4.4 钎料的选择50