各種材料的真空釬焊.doc

各種材料的真空釬焊一、碳鋼和低合金鋼的釬焊 1、釬焊材料（1）釬料 碳鋼和低合金鋼的釬焊包括軟釬焊和硬釬焊。軟釬焊中應(yīng)用量廣的釬料是錫鉛釬料，這種釬料對鋼的潤濕性隨含錫量的增加而提高，因而對密封接頭宜采用含錫量高的釬料。錫鉛釬料中的錫與鋼在界面上可能形成FeSn2金屬間化合物層，為避免該層化合物的形成，應(yīng)適當(dāng)控制釬焊溫度和保溫時(shí)間。幾種典型的錫鉛釬料釬焊的碳鋼接頭的抗剪強(qiáng)度如表1所示，其中以w(Sn)為50%的釬料釬焊的接頭強(qiáng)度最高，不含銻的釬料所焊的接頭強(qiáng)度比含銻的高。表1 錫鉛釬料釬焊的碳鋼接頭的抗剪強(qiáng)度 碳鋼和低合金鋼硬釬焊時(shí)，主要采用純銅、銅鋅和銀銅鋅釬料。純銅熔點(diǎn)高，釬焊時(shí)易使母材氧化，主要用于氣體保護(hù)釬焊和真空釬焊。但應(yīng)注意的是釬焊接頭間隙宜小于0.05mm，以免產(chǎn)生因銅的流動(dòng)性好而使接頭間隙不能填潢的問題。用純銅釬焊的碳鋼和低合金鋼接頭具有較高的強(qiáng)度，一般抗剪強(qiáng)度在150215MPa，而抗拉強(qiáng)度分布在170340MPa之間。 與純銅相比，銅鋅釬料因Zn的加入而使釬料熔點(diǎn)降低。為防止釬焊時(shí)Zn的蒸發(fā)，一方面可在銅鋅釬料中加入少量的Si；另一方面必須采用快速加熱的方法，如火焰釬焊、感應(yīng)釬焊和浸沾釬焊等。采用銅鋅釬料釬焊的碳鋼和低合金鋼接頭都具有較好 的強(qiáng)度和塑性。例如用B-Cu62Zn釬料釬焊的碳鋼接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)420MPa，抗剪強(qiáng)度達(dá)290MPa，銀銅站釬料的熔點(diǎn)比銅鋅釬料的熔點(diǎn)還低，便于針焊的操作。這種釬料適用于碳鋼和低合金鋼的火焰釬焊、感應(yīng)釬焊和爐中釬焊，但在爐中釬焊時(shí)應(yīng)盡量降低Zn的含量，同時(shí)應(yīng)提高加熱速度。采用銀銅鋅釬料釬焊碳鋼和低合金鋼，可獲得強(qiáng)度和塑性均較好的接頭，具體數(shù)據(jù)列于表2中。表2 銀銅鋅釬料釬焊的低碳鋼接頭的強(qiáng)度 （2）釬劑 釬焊碳鋼和低合金鋼時(shí)均需使用釬劑或保護(hù)氣體。釬劑常按所選的釬料和釬焊方法而定。當(dāng)采用錫鉛釬料時(shí)，可選用氯化鋅與氯化銨的混合液作釬劑或其他專用釬劑。這種釬劑的殘?jiān)话愣季哂泻軓?qiáng)的腐蝕性，釬焊后應(yīng)對接頭進(jìn)行嚴(yán)格清洗。 采用銅鋅釬料進(jìn)行硬釬焊時(shí)，應(yīng)選用FB301或FB302釬劑，即硼砂或硼砂與硼酸的混合物；在火焰釬焊中，還可采用硼酸甲酯與甲酸的混合液作釬劑，其中起去膜作用的是B2O3蒸氣。 當(dāng)采用銀銅鋅釬料時(shí)，可選擇FB102、FB103和FB104釬劑，即硼砂、硼酸和某些氟化物的混合物。這種釬劑的殘?jiān)哂幸欢ǖ母g性，釬焊后應(yīng)清除干凈。 2、釬焊技術(shù) 采用機(jī)械或化學(xué)方法清理待焊表面、確保氧化膜和有機(jī)物徹底清除。清理后的表面不宜過于粗糙，不得粘附金屬屑粒或其他污物。 采用各種常見的釬焊方法均可進(jìn)行碳鋼和低合金鋼的釬焊。火焰釬焊時(shí)，宜用中性或稍帶還原性的火焰，操作時(shí)應(yīng)盡量避免火焰直接加熱釬料和釬劑，感應(yīng)釬焊和浸沾釬焊等快速加熱方法非常適合于調(diào)質(zhì)鋼的釬焊，同時(shí)宜選擇淬火或低于回火的溫度進(jìn)行釬焊，以防母材發(fā)生軟化。保護(hù)氣氛中釬焊低合金高強(qiáng)鋼時(shí)，不但要求氣體的純度高，而且必須配用氣體釬劑才能保證釬料在母材表面上的潤濕和鋪展。 釬劑的殘?jiān)梢圆扇』瘜W(xué)或機(jī)械的方法來清除。有機(jī)釬劑的殘?jiān)捎闷?、酒精、丙酮等有機(jī)溶劑擦拭或清洗；氯化鋅和氯化銨等強(qiáng)腐蝕性釬劑的殘?jiān)?，?yīng)先在NaOH水溶液中中和，然后再用熱水和冷水清洗；硼酸和硼酸釬劑的殘?jiān)灰浊宄?，只能用機(jī)械方法或在漲水中長時(shí)間浸煮解決。 二、工具鋼和硬質(zhì)合金的釬焊 1、釬焊材料（1）釬料 釬焊工具鋼和硬質(zhì)合金通常采用純銅、銅鋅和銀銅釬料。純銅對各種硬質(zhì)合金均有良好的潤濕性，但需在氫的還原性氣氛中釬焊才能得到最佳效果。同時(shí)，由于釬焊溫度高，接頭中的應(yīng)力較大，導(dǎo)致裂紋傾向增大。采用純銅釬焊的接頭抗剪強(qiáng)度約為150MPa，接頭塑性也較高，但不適用于高溫工作。 銅鋅釬料是釬焊工具鋼和硬質(zhì)合金最常用的釬料。為提高釬料的潤濕性和接頭的強(qiáng)度，在釬料中常添加Mn、Ni、Fe等合金元素。例如B-Cu58ZnMn中就加有w(Mn)4%,使硬質(zhì)合金釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度在室溫達(dá)到300320MPa；在320時(shí)仍能維持220240MPa。在B-Cu58ZnMn的基礎(chǔ)上加入少量的Co，可使釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度達(dá)到350MPa，并且具有較高的沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度，顯著提高了刀具和鑿巖工具的使用壽命。 銀銅釬料的熔點(diǎn)較低，釬焊接頭產(chǎn)生的熱應(yīng)力較小，有利于降低硬質(zhì)合金釬焊時(shí)的開裂傾向。為改善釬料的潤濕性并提高接頭的強(qiáng)度和工作溫度，釬料中還常添加Mn、Ni等合金元素。例如B-Ag50CuZnCdNi釬料對硬質(zhì)合金的潤濕性極好，釬焊接頭具有良好的綜合性能。 除上述3種類型的釬料外，對于工作在500以上且接頭強(qiáng)度要求較高的硬質(zhì)合金，可以選用Mn基和Ni基釬料，如B-Mn50NiCuCrCo和B-Ni75CrSiB等。對于高速鋼的釬焊，應(yīng)選擇釬焊溫度與淬火溫度相匹配的專用釬料，這種釬料分為兩類，一類為錳鐵型釬料，主要由錳鐵及硼砂組成，所釬焊的接頭抗剪強(qiáng)度一般為100MPa左右，但接頭易出現(xiàn)裂紋；另一類含Ni、Fe、Mn和Si的特殊銅合金，用它釬焊的接頭不易產(chǎn)生裂紋，其抗剪強(qiáng)度能提高到300MPa。（2）釬劑和保護(hù)氣體 釬劑的選擇應(yīng)與所焊的母材和所選的釬料相配合。工具鋼和硬質(zhì)合金釬焊時(shí)，所用的釬劑主要以硼砂和硼酸為主，并加入一些氟化物（KF、NaF、CaF2等）。銅鋅釬料配用FB301、FB302和FB105釬劑，銀銅釬料配用FB101FB104釬劑。采用專用釬料釬焊高速鋼時(shí)，主要配用硼砂釬劑。 為了防止工具鋼在釬焊加熱過程中的氧化和免除釬焊后的清理，可以采用氣體保護(hù)釬焊。保護(hù)氣體可以是惰性氣體，也可以是還原性氣體，要求氣體的露點(diǎn)應(yīng)低于-40.硬質(zhì)合金可在氫所保護(hù)下進(jìn)行釬焊，所需氫氣的露點(diǎn)應(yīng)低于-59。 2、釬焊技術(shù) 工具鋼在釬焊前必須進(jìn)行清理，機(jī)械加工的表面不必太光滑以便于材料和釬劑的潤濕和鋪展。硬質(zhì)合金的表面在釬焊前應(yīng)經(jīng)噴砂處理，或用碳化硅或金剛石砂輪打磨，清除表面過多的碳，以便于釬焊時(shí)被釬料所潤濕。含碳化鈦的硬質(zhì)合金比較難潤濕，通過在其表面上新途徑敷氧化銅或氧化鎳膏狀物，并在還原性氣氛中烘烤使銅或鎳過渡到表面上去，從而增加強(qiáng)釬料的潤濕性。 碳素工具鋼的釬焊最好在淬工序前進(jìn)行或者同時(shí)進(jìn)行。如果在淬火工序前進(jìn)行釬焊，所用釬料的固相線溫度應(yīng)高于淬火溫度范圍，以使焊件在重新加熱到淬火溫度時(shí)仍然具有足夠高的強(qiáng)度而不致失效。當(dāng)釬焊和淬火合并進(jìn)行時(shí)，選用固相線溫度接近淬火溫度的釬料。 合金工具鋼的成分范圍很寬，應(yīng)根據(jù)具體鋼種確定適宜的釬料、熱處理工序以及將釬焊和熱處理工序合并的技術(shù)，從而獲得良好的接頭性能。 高速鋼的淬火溫度一般高于銀銅和銅鋅釬料的熔化溫度，因此需在釬焊前進(jìn)行淬火，并在二次回火期間或之后進(jìn)行釬焊。如果必須在釬焊后進(jìn)行淬火，只能選用前述的專用釬料進(jìn)行釬焊。釬焊高速鋼刀具時(shí)采用焦炭爐比較合適，當(dāng)釬料熔化后，取出刃具并立即加壓，擠出多余的釬料，再進(jìn)行油淬，然后在550570回火。 硬質(zhì)合金刀片與鋼制刀桿釬焊時(shí)，宜采取加大釬縫間隙和在釬縫中施加塑性補(bǔ)償墊片的方法，并在焊后進(jìn)行緩冷，以減小釬焊應(yīng)力，防止裂紋產(chǎn)生，延長硬質(zhì)合金刀具組件的使用壽命。 纖焊后，焊件上的釬劑殘?jiān)扔脽崴疀_洗或用一般的除渣混合液清洗，隨后用合適的酸洗液酸洗，以清除基體刀桿上的氧化膜。但注意不要使用硝酸溶液，以防腐蝕釬縫金屬。 三、鑄鐵的釬焊 1、釬焊材料（1）釬料 鑄鐵釬焊主要采用銅鋅釬料和銀銅釬料，常用的銅鋅釬料牌號為B-Cu62ZnNiMuSiR、B-Cu60ZuSnR和B-Cu58ZnFeR等，所釬焊的鑄鐵接頭抗拉強(qiáng)度一般達(dá)到120150MPa，在銅鋅釬料的基礎(chǔ)上，添加Mn、Ni、Sn和Ai等元素，可使釬焊接頭與母材等強(qiáng)度。 銀銅釬料的熔化溫度低，釬焊鑄鐵時(shí)可避免產(chǎn)生有害的組織，釬焊接頭的性能好，尤其是含Ni的釬料，如B-Ag50CuZnCdNi和B-Ag40CuZnSnNi等，增強(qiáng)了釬料與鑄鐵的結(jié)合力，特別適合于球墨鑄鐵的釬焊，可使接頭與母材等強(qiáng)度。（2）釬劑 采用銅鋅釬焊鑄鐵時(shí)，主要配用FB301和FB302釬劑，即硼砂或硼砂與硼酸的混合物。此外，采用H3BO340%、Li2CO316%、Na2CO324%、NaF7.4%和NaC112.6%組成的釬劑效果更好。 采用銀銅釬料釬焊鑄鐵時(shí)，可選擇FB101和FB102等釬劑，即硼砂、硼酸、氟化鉀和氟硼酸鉀的混合物。 2、釬焊技術(shù) 釬焊鑄鐵前，應(yīng)仔細(xì)清除鑄件表面上的石墨、氧化物、砂子及油污等雜物。清除油污可采用有機(jī)溶劑擦洗的方法，而石墨、氧化物的清除可采用噴砂或噴丸等機(jī)械方法，也可采用電化學(xué)方法。此外，還可用氧化火焰灼燒石墨而將其去除。 釬焊鑄鐵可采用火焰、爐中或感應(yīng)等加熱方法、由于鑄鐵表面上易形成SiO2，使保護(hù)氣氛中的釬焊效果不好，幫一般都使用釬劑進(jìn)行釬焊。用銅鋅釬料釬焊較大的工件時(shí)，應(yīng)先在清理好的表面上撒一層釬劑，然后把工件放進(jìn)爐中加熱或用焊炬加熱。當(dāng)工件加熱到800左右時(shí)，再加入補(bǔ)充釬劑，并把它加熱到釬焊溫度，再用針料在接頭邊緣刮擦，使釬料熔化填入間隙。為了提高釬縫強(qiáng)度，釬焊后要在700750進(jìn)行20min的退火處理，然后進(jìn)行緩慢冷卻。 釬焊后過剩的釬劑及殘?jiān)捎脺厮疀_洗即可清除。如果難以去除，則可先用10%的硫酸水溶液或5%10%的磷酸水溶液清洗，然后再用清水洗凈。 四、不銹鋼的釬焊 1、釬焊性 不銹鋼釬焊中的首要問題是表面存在的氧化膜嚴(yán)重影響釬料的潤濕和鋪展。各種不銹鋼中都含有相當(dāng)數(shù)量的Cr，有的還含有Ni、Ti、Mn、Mo、Nb等元素，它們在表面上能形成多種氧化物甚至復(fù)合氧化物。其中，Cr和Ti的氧化物Cr2O3和TiO2相當(dāng)穩(wěn)定，較難去除。在空氣中釬焊時(shí)，必須采用活性強(qiáng)的釬劑才能去除它們；在保護(hù)氣氛中釬焊時(shí)，只有在低露點(diǎn)的高純氣氛和足夠高的溫度下，才能將氧化膜還原；真空釬焊時(shí)，必須有足夠高的真空度和足夠高的溫度才能取得良好的釬焊效果。 不銹鋼釬焊的另一個(gè)問題是加熱溫度對母材的組織有嚴(yán)重影響。奧氏體不銹鋼的釬焊加熱溫度不應(yīng)高于1150，否則晶粒將嚴(yán)重長大；若奧氏體不銹鋼不含穩(wěn)定元素Ti或Nb而含碳量又較高，還應(yīng)避免在敏化溫度（500850）內(nèi)釬焊。以防止因碳化鉻的析出而降低耐蝕性能。馬氏體不銹鋼的釬焊溫度選擇要求更嚴(yán)，一種是要求釬焊溫度與淬火溫度相匹配，使釬焊工序與熱處理工序結(jié)合在一起；另一種是要求釬焊溫度低于回火溫度，以防止母材在釬焊過程中發(fā)生軟化。沉淀硬化不銹鋼的釬焊溫度選擇原則與馬氏體不銹鋼相同，即釬焊溫度必須與熱處理制度相匹配，以獲得最佳的力學(xué)性能。 除上述兩個(gè)主要問題外，奧氏體不銹鋼釬焊時(shí)還有應(yīng)力開裂傾向，尤其是采用銅鋅釬料釬焊更為明顯。為避免應(yīng)力開裂發(fā)生，工件在釬焊前應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力退火，且在釬焊過程中應(yīng)盡量使工件均勻受熱。 2、釬焊材料（1）釬料 根據(jù)不銹鋼焊件的使用要求，不銹鋼焊件常用的釬料有錫鉛釬料、銀基釬料、銅基釬料、錳基釬料、鎳基釬料及貴金屬釬料等。 不銹鋼軟釬焊主要采用錫鉛釬料，并以含錫量高為宜。因釬料的含錫量越高，其在不銹鋼上的潤濕性越好。幾種常用錫鉛釬料釬焊的1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的抗剪強(qiáng)度列于表3中，由于接頭強(qiáng)度低，只用于釬焊承載不大的零件。表3 錫鉛釬料釬焊的1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的抗剪強(qiáng)度 銀基釬料是釬焊不銹鋼最常用的釬料，其中銀銅鋅及銀銅鋅鎘釬料由于釬焊溫度的母材性能影響不大而應(yīng)用最為廣泛。幾種常用銀基釬料釬焊的iCr18Ni9Ti不銹鋼接頭的強(qiáng)度列于表4中，銀基釬料釬焊的不銹鋼接頭很少用于強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中，接頭的工作溫度一般也不超過300。釬焊不含鎳的不銹鋼時(shí)，為防止釬焊接頭在潮濕環(huán)境中發(fā)生腐蝕，應(yīng)采用含鎳多的釬料，如B-Ag50CuZnCdNi。釬焊馬氏體不銹鋼時(shí)，為防止母材發(fā)生軟化現(xiàn)象，應(yīng)采用釬焊溫度不超過650的釬料，如B-Ag40CuZnCd。保護(hù)氣氛中釬焊不銹鋼時(shí)，為去除表面上的氧化膜，可采用含鋰的自釬劑釬料，如B-Ag92CuLi和B-Ag72CuLi。真空中釬焊不銹鋼時(shí)，為使釬料在不含易蒸發(fā)的Zn、Cd等元素時(shí)仍具有較好的潤濕性，可選用含Mn、Ni、Rd等元素的銀釬料。表4 銀基釬料釬焊的iCr18Ni9Ti不銹鋼接頭的強(qiáng)度 用于不同鋼釬焊的銅基釬料主要的純銅、銅鎳和銅錳鈷釬料。純銅釬料主要用在氣體保護(hù)或真空條件下進(jìn)行釬焊，不銹鋼接頭工作溫度不超過400，但接頭抗氧化性不好。銅鎳釬料主要用于火焰釬焊和感應(yīng)釬焊，所釬焊的1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的強(qiáng)度如表5所示?？梢娊宇^能與母材等強(qiáng)度，且工作溫度較高。銅錳鈷釬料主要用于保護(hù)氣氛中釬焊馬氏體不銹鋼，接頭強(qiáng)度和工作溫度可與用金基釬料釬焊的接頭相匹敵。如采用B-Cu58MnCo釬料釬焊的1Cr13不銹鋼接頭與用B-Au82Ni釬料釬焊的同種不銹鋼接頭，二者性能相當(dāng)（見表6），但生產(chǎn)成本大大降低。表5 高溫銅基釬料釬焊的1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的抗剪強(qiáng)度表5 高溫銅基釬料釬焊的1Cr18Ni9Ti不銹鋼接頭的抗剪強(qiáng)度 表6 1Cr13不銹鋼釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度 錳基釬料主要用于氣體保護(hù)釬焊，且要求氣體的純度較高。為避免母材的晶粒長大，宜選用釬焊溫度低于1150的相應(yīng)釬料。用錳基釬料釬焊的不銹鋼接頭可獲得滿意的釬焊效果，如表7所示、接頭工作溫度可達(dá)600。表7 錳基釬料釬焊的lCr18Ni9Fi不銹鋼接頭的抗剪強(qiáng)度 采用鎳基釬料釬焊不銹鋼時(shí)，接頭具有相當(dāng)好的高溫性能。這種釬料一般用于氣體保護(hù)釬焊或真空釬焊。為了克服在接頭形成過程中釬縫內(nèi)產(chǎn)生較多脆性化合物而使接頭強(qiáng)度和塑性嚴(yán)重降低的問題，應(yīng)盡量減小接頭間隙，保證釬料中易形成脆性相的元素充分?jǐn)U散到母材中去。為防止釬焊溫度下因保溫時(shí)間過長而使母材晶粒長大現(xiàn)象的發(fā)生，可采取短時(shí)保溫并在焊后進(jìn)行較低溫度（與釬焊溫度相比）擴(kuò)散處理的工藝措施。 釬焊不銹鋼所用的貴金屬釬料主要有金基釬料和含鈀釬料，其中最典型的是B-Au82Ni和B-Ag54CuPd、B-Au82Ni具有很好的潤濕性。所釬焊的不銹鋼接頭具有很高的高溫強(qiáng)度和抗氧化性，最高工作溫度可達(dá)800。B-Ag54CuPd具有與B-Au82Ni相似的特性，且價(jià)格較低，因而有取代B-Au82Ni的趨向。 （2）釬劑和爐中氣氛 不銹鋼的表面含有Cr2O3和TiO2等氧化物，必須采用活性強(qiáng)的釬劑才能將其去除。采用錫鉛釬料釬焊不銹鋼時(shí)，可配用的釬劑為磷酸水溶液或氧化鋅鹽酸溶液。磷酸水溶液的活性時(shí)間短，必須采用快速加熱的釬焊方法。采用銀基釬料釬焊不銹鋼時(shí)，可配用FB102、FB103或FB104釬劑。采用銅基釬料釬焊不銹鋼時(shí)，由于釬焊溫度較高，故采用FB105釬劑。 爐中釬焊不銹鋼時(shí)，常采用真空氣氛或氫氣、氬氣、分解氨等保護(hù)氣氛。真空釬焊時(shí)，要求真空壓力低于10-2Pa。保護(hù)氣氛中釬焊時(shí)，要求氣體的露點(diǎn)不高于-40.如果氣體純度不夠或釬焊溫度不高，還可在氣氛中摻加少量的氣體釬劑，如三氟化硼等。2、釬焊技術(shù) 不銹鋼在釬焊前必須進(jìn)行更為嚴(yán)格的清理，以去除任何油脂和油膜，清理后最好立即進(jìn)行釬焊。 不銹鋼釬焊可以采用火焰、感應(yīng)和爐中等加熱方法。爐中釬焊用的爐子必須具有良好的溫度控制系統(tǒng)（釬焊溫度的偏差要求6），并能快速冷卻。用氫氣作為保護(hù)氣體進(jìn)行釬焊時(shí)，對氫氣的要求視釬焊溫度和母材成分而定，即釬焊溫度越低，母材越含有穩(wěn)定劑，要求氫氣的露點(diǎn)越低。例如對于1Cr13和Cr17Ni2t等馬氏體不銹鋼，在1000下釬焊時(shí)要求氫氣的露點(diǎn)低于-40；對于不含穩(wěn)定劑的18-8型鉻鎳不銹鋼，在1150釬焊時(shí)要求氫氣的露點(diǎn)低于25；但對含鈦穩(wěn)定劑的1Cr18Ni9Ti不銹鋼，在1150釬焊時(shí)的氫氣露點(diǎn)必須低于-40。采用氬氣保護(hù)進(jìn)行釬焊時(shí)，要求氬氣的純度更高。若在不銹鋼表面上度銅或鍍鎳，則可降低對保護(hù)氣體純度的要求。為了保證去除不銹鋼表面上的氧化膜，還可添加BF3氣體釬劑，也可采用含鋰或硼的自釬劑釬料。真空釬焊不銹鋼時(shí)，對真空度的要求視釬焊溫度而定。隨著釬焊溫度的提高，所需要的真空度可以降低。 不銹鋼釬焊后的主要工序是清理殘余釬劑和殘余阻流劑，必要時(shí)進(jìn)行釬焊后的熱處理。根據(jù)所采用的釬劑和釬焊方法，殘余釬劑可以用水沖洗、機(jī)械清理或化學(xué)清理。如果采用研磨劑來清洗殘余釬劑或接頭附近加熱區(qū)域的氧化膜時(shí)，應(yīng)使用砂子或其他非金屬細(xì)顆粒。馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼制造的零件，釬焊后需要按材料的特殊要求進(jìn)行熱處理。用鎳鉻硼和鎳鉻硅釬料釬焊的不銹鋼接頭，釬焊后常常進(jìn)行擴(kuò)散熱處理，以降低對釬縫間隙的要求和改善接頭的組織與性能。 五、鋁及鋁合金的釬焊 1、釬焊性 鋁及鋁合金的釬焊性是較差的，首要原因在于其表面上的氧化膜很難去除。鋁對氧的親和力很大，在表面上很容易形成一層致密而穩(wěn)定且熔點(diǎn)很高的氧化膜Al2O2，同時(shí)含鎂的鋁合金也會(huì)生成非常穩(wěn)定的氧化膜Mgo。它們會(huì)嚴(yán)重阻礙釬料的潤濕和鋪展。而且很難去除。釬焊中，只有采用合適的釬劑才能使釬焊過程得以進(jìn)行。 其次，鋁及鋁合金釬焊的操作難度大。鋁及鋁合金的熔點(diǎn)與所用的硬釬料的熔點(diǎn)相差不大，釬焊時(shí)可選擇的溫度范圍很窄，溫度控制稍有不當(dāng)就容易造成母材過熱甚至熔化，使釬焊過程難予進(jìn)行。一些熱處理強(qiáng)化的鋁合金還會(huì)因釬焊加熱而引起過時(shí)效或退火等軟化現(xiàn)象，導(dǎo)致釬焊接頭性能降低?；鹧驸F焊時(shí)，因鋁合金在加熱中顏色不改變而不易判斷溫度的高低，這也增加了對操作者操作水平的要求。 再者，鋁及鋁合金釬焊接頭的耐蝕性易受釬料和釬劑的影響。鋁及鋁合金的電極電位與釬料相差較大，使接頭的耐蝕性降低，尤其是對軟釬焊接頭的影響更為明顯。此外，鋁及鋁合金釬焊中采用的大部分釬劑都具有強(qiáng)烈的腐蝕性，即使釬焊后進(jìn)行了清理，也不會(huì)完全消除釬劑對接頭耐蝕性的影響。 2、釬焊材料（1）釬料 鋁及鋁合金的軟釬焊是不常應(yīng)用的方法，因?yàn)檐涒F焊中釬料與母材的成分及電極電位相差很大，易使接頭產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。軟釬焊主要采用鋅基釬料和錫鉛釬料，按使用溫度范圍可分為低溫軟釬料（150260）、中溫軟釬料（260370）和高溫軟釬料（370430）。當(dāng)采用錫鉛釬料并在鋁表面預(yù)先鍍銅或鍍鎳進(jìn)行釬焊時(shí)，可防止接頭界面處產(chǎn)生腐蝕，從而提高接頭的耐蝕性。 鋁及鋁合金的硬釬焊方法應(yīng)用很廣，如濾波導(dǎo)、蒸發(fā)器、散熱器等部件大量采用硬釬焊方法。鋁及鋁合金的硬釬焊只能采用鋁基釬料，其中鋁硅釬料應(yīng)用最廣，其具體采用范圍和所釬焊的接頭抗剪強(qiáng)度分別如表8和表9所示。但這種釬料的熔點(diǎn)都接近于母材，因此釬焊時(shí)應(yīng)嚴(yán)格而精確地控制加熱溫度，以免母材過熱甚至熔化。表8 鋁及鋁合金用硬釬料的適用范圍 表9 鋁硅系釬料釬焊的鋁及鋁合金接頭的抗剪強(qiáng)度 鋁硅釬料通常以粉末、膏狀、絲材或薄片等形式供應(yīng)。在某些場合下，采用以鋁為芯體、以鋁硅釬料為復(fù)層的釬料復(fù)合板。這種釬料復(fù)合板通過液壓方法制成，并常作為釬焊組件的一個(gè)部件。釬焊時(shí)，復(fù)合板上的釬料熔化后，受毛細(xì)作用和重力作用而流布，填滿接頭間隙。（2）釬劑和保護(hù)氣體 鋁及鋁合金軟釬焊時(shí)常以專用的軟釬劑進(jìn)行去膜。與低溫軟釬料配用的是以三乙醇胺為基的有機(jī)釬劑，如FS204等。這種釬劑的優(yōu)點(diǎn)是對母材的腐蝕作用很小，但釬劑作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，影響釬料的潤濕和填縫。與中溫和高溫軟釬料配用的是以氯化鋅為基的反應(yīng)釬劑，如FS203、FS220A等。反應(yīng)釬劑具有強(qiáng)烈的腐蝕性，其殘?jiān)仨氃阝F焊后清除干凈。 鋁及鋁合金的硬釬焊目前仍然以釬劑去膜為主，所采用的釬劑包括氯化物基釬劑和氟化物基釬劑。氯化物基釬劑去氧化膜能力強(qiáng)，流動(dòng)性好，但對母材的腐蝕作用大，釬焊后必須徹底清除其殘?jiān)?。氟化物基釬劑是一種新型釬劑，其去膜效果好，而且對母材無腐蝕作用：但其熔點(diǎn)高，熱穩(wěn)定性差，只能配合鋁硅釬料使用。 鋁及鋁合金硬釬焊時(shí)，常采用真空、中性或惰性氣氛。當(dāng)采用真空釬焊時(shí)，真空度一般應(yīng)達(dá)到10-3Pa的數(shù)量級。當(dāng)采用氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)時(shí)，其純度要很高，露點(diǎn)必須低于-40. 3、釬焊技術(shù) 鋁及鋁合金的釬焊對工件表面的清潔有較高的要求。要獲得良好的質(zhì)量，必須在釬焊前去除表面的油污和氧化膜。去除表面油污可用溫度為6070的Na2CO3水溶液清洗510min，再用清水漂凈；去除表面氧化膜可用溫度為2040的NaOH水溶液浸蝕24min，再用熱水洗凈；去除表面油污和氧化膜后的工件，再用HNO3水溶液光澤處理25min，再在流水中洗凈并最后風(fēng)干。以過這些方法處理后的工件勿用手摸或沾染其他污物，并在68h內(nèi)進(jìn)行釬焊，在可能的條件下最好立即釬焊。 鋁及鋁合金的軟釬焊方法主要用火焰釬焊、烙鐵釬焊和爐中釬焊等。這些方法在釬焊時(shí)一般都采用釬劑，并對加熱溫度和保溫時(shí)間有嚴(yán)格要求?；鹧驸F焊和烙鐵釬焊時(shí)，應(yīng)避免熱源直接加熱釬劑以防釬劑過熱失效。由于鋁能溶于含鋅量高的軟釬料中，因而接頭一旦形成就應(yīng)停止加熱，以免發(fā)生母材溶蝕。在某些情況下，鋁及鋁合金的軟釬焊有時(shí)不采用釬劑，而是借助超聲波或刮擦方法進(jìn)行去膜。利用刮擦去膜進(jìn)行釬焊時(shí)，先將工件加熱到釬焊溫度，然后用釬料棒的端部（或刮擦工具）刮擦工件的釬焊部位，在破除表面氧化膜的同時(shí)，釬料端部熔化并潤濕母材。 鋁及鋁合金的硬釬焊方法主要有火焰釬燭、爐中釬焊、浸沾釬焊、真空釬焊及氣體保護(hù)釬焊等?；鹧驸F焊多用于小型工件和單件生產(chǎn)。為避免使用氧乙炔焰時(shí)因乙炔中的雜質(zhì)同釬劑接觸使釬劑失效，以使用汽油壓縮空氣火焰為宜，并使火焰具有輕微的還原性，以防母材氧化。具體釬焊時(shí)，可預(yù)先將釬劑、釬料放置于被釬焊處，與工件同時(shí)加熱；也可先將工件加熱到釬焊溫度，然后將蘸有釬劑的釬料送到釬焊部位；待釬劑與釬料熔化后，視釬料均勻填縫后，慢慢撤去加熱火焰。 空氣爐中釬焊鋁及鋁合金時(shí)，一般應(yīng)預(yù)置釬料，并將釬劑熔解在蒸餾水中，配成濃度為50%75%的稠溶液，再涂覆或噴射在釬焊面上，也可將適量的粉末釬劑覆蓋于釬料及釬焊面處，然后將裝配好的焊件放到爐中再進(jìn)行加熱釬焊。為防止母材過熱甚至熔化，必須嚴(yán)格控制加熱溫度。 鋁及鋁合金的浸沾釬焊一般采用膏狀或箔狀釬料。裝配好的工件就在釬焊前進(jìn)行預(yù)熱，使其溫度接近釬焊溫度，然后浸入釬劑中釬焊，釬焊時(shí)，要嚴(yán)格控制釬焊溫度及釬焊時(shí)間。溫度過高，母材易于溶蝕，釬料易于流失；溫度過低，釬料熔化不夠，釬著率降低。釬焊溫度應(yīng)根據(jù)母材的種類和尺寸、釬料的成分和熔點(diǎn)等具體情況而定，一般介于釬料液相線溫度和母材固相線溫度之間。工件在釬劑槽中的浸沾時(shí)間必須保證釬料能充分熔化和流動(dòng)，擔(dān)時(shí)間不宜過長。否則，釬料中的硅元素可能擴(kuò)散到母材金屬中去，使近縫區(qū)的母材變脆。 鋁及鋁合金的真空釬焊常采用金屬操作活性劑，以使鋁的表面氧化膜變質(zhì)，保證釬料的潤濕和鋪展。鎂可以以顆粒形式直接放在工件上使用，或以蒸氣形式引入到釬焊區(qū)內(nèi)，也可以將鎂作為合金元素加入到鋁硅釬料中。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件，為了保證鎂蒸氣對母材的充分作用以改善釬焊質(zhì)量，常采取局部屏蔽的工藝措施，即先將工件放入不銹鋼盒（通稱工藝盒）內(nèi)，然后置于真空爐中加熱釬焊。真空釬焊的鋁及鋁合金接頭，表面光潔，釬縫致密，釬焊后不需進(jìn)行清洗；但真空釬焊設(shè)備費(fèi)用高，鎂蒸氣對爐子污染嚴(yán)重，需要經(jīng)常清理維護(hù)。 在中性或惰性氣氛中釬焊鋁及鋁合金時(shí)，可采用鎂活化劑去膜，也可采用釬劑去膜。采用鎂活化劑去膜時(shí)，所需的鎂量遠(yuǎn)比真空釬焊低，一般w(Mg)在0.2%0.5%左右，含鎂量高時(shí)反而使接頭質(zhì)量降低。采用氟化物釬劑配合氮?dú)獗Ｗo(hù)的Nocolok釬焊法是近年來迅速發(fā)展的一種新方法。由于氟化物釬劑的殘?jiān)晃?，對鋁沒有腐蝕性，因此可省略釬焊后清除釬劑殘?jiān)墓ば?。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，只需涂敷較少數(shù)量的氟化物釬劑，釬料就能很好地潤濕母材，易于獲得高質(zhì)量的釬焊接頭。目前，這種Nocolok釬焊法已用于鋁散熱器等組件的批量生產(chǎn)中。 采用除氟化物釬劑之外的釬劑釬焊的鋁及鋁合金，釬焊后必須徹底清除釬劑殘?jiān)?。鋁用有機(jī)釬劑的殘?jiān)?，可用甲醇、三氯乙烯之類的有機(jī)溶液洗滌，再用氫氧化鈉水溶液中和處理，最后用熱水和冷水洗凈。氯化物是鋁用硬釬劑殘?jiān)那宄砂聪率龇椒ㄟM(jìn)行；先在6080的熱水中浸泡10min，用毛刷仔細(xì)清洗釬縫上的殘?jiān)?，并用冷水清洗；再在體積分?jǐn)?shù)為15%的硝酸水溶液中浸泡30min，最后用冷水沖洗干凈。六、銅及銅合金的釬焊 1、釬焊材料（1）幾種常用軟釬料用于銅及黃銅軟釬焊的接著強(qiáng)度如表10所示。表10 銅及黃銅軟釬焊接頭的強(qiáng)度 用錫鉛釬料釬焊銅時(shí)，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(shí)，釬劑可為氯化鋅鹽酸溶液。釬焊錳白銅時(shí)，針劑可選磷酸溶液。用鉛基釬料釬焊時(shí)可用氯化鋅水溶液作為釬劑，用鎘基釬料釬焊時(shí)可采用FS205釬劑。（2）硬釬焊用釬料及釬劑 硬釬焊銅時(shí)，可以采用銀基釬料和銅磷釬料。銀基釬料的熔點(diǎn)適中，工藝性好，并具有良好的力學(xué)性能和導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，是應(yīng)用最廣的硬釬料。對于要求導(dǎo)電性能高的工件，應(yīng)選含銀量高的B-Ag70CuZn釬料。真空釬焊或保護(hù)氣氛爐中釬焊，應(yīng)選用不含揮發(fā)元素的B-Ag50Cu、B-Ag60CuSn等釬料。含銀量較低的釬料，價(jià)格便宜，釬焊溫度高，釬焊接頭的韌性較差，主要用于釬焊要求較低的銅及銅合金。銅磷和銅磷銀釬料只能用于銅及其銅合金的硬釬焊，其中B-Cu93P具有良好的流動(dòng)性，用于機(jī)電、儀表和制造工業(yè)中不受沖擊載荷零件的釬焊，最適宜的間隙為0.0030.005mm，銅磷銀釬料（如B-Cu70Pag）的韌性和導(dǎo)電性能都比銅磷釬料好，主要用于高導(dǎo)電要求的電氣接頭。幾種常用硬釬料用于銅及黃銅硬釬焊的接頭性能如表11所示。表11 銅及黃銅硬釬焊接頭的性能 七、活性金屬的釬焊 1、釬焊材料（1）鈦及基合金很少用軟釬料釬焊，硬釬焊所用的釬料主要有銀基、鋁基、鈦基或鈦鋯基3大類。 銀基釬料主要用于工作溫度小于540的構(gòu)件。使用純銀釬料的接頭強(qiáng)度低，容易產(chǎn)生裂紋，接頭的抗腐蝕性及抗氧化性較差。Ag-Cu釬料的釬焊溫度比銀低，但潤濕性隨Cu含量的增加而下降。含有少量Li的Ag-Cu釬料，可以改善潤濕性和提高釬料與母材的合金化程度。Ag-Li釬料具有熔點(diǎn)低、還原性強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于保護(hù)氣氛中釬焊鈦及鈦合金，但真空釬焊會(huì)因Li的蒸發(fā)而對爐子造成污染。Ag-5Al-(0.51.0)Mn釬料是鈦合金薄壁構(gòu)件的優(yōu)選釬料，釬焊接頭的抗氧化和抗腐蝕性能好。采用銀基釬料釬焊的鈦及鈦合金接頭的抗剪強(qiáng)度如表12所示。表12 鈦及鈦合金的釬焊工藝參數(shù)及接頭強(qiáng)度 鋁基釬料的釬焊溫度低，不會(huì)引起鈦合金發(fā)生相轉(zhuǎn)變，降低了對釬焊類夾具材料和結(jié)構(gòu)的選擇要求。這種釬料與母材的相互作用程度低，溶解和擴(kuò)散也不明顯，但釬料的塑性好，容易將釬料和母材軋制在一起，故非常適宜釬焊鈦合金散熱器、蜂窩結(jié)構(gòu)和層板結(jié)構(gòu)。 鈦基或鈦鋯基釬劑一般都含有Cu、Ni等元素，它們在釬焊時(shí)能快速擴(kuò)散到基體中而與鈦反應(yīng)，造成基體的溶蝕和形成脆性層，因此釬焊時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制釬焊溫度和保溫時(shí)間，盡可能不用于薄壁結(jié)構(gòu)的釬焊。B-Ti48Zr48Be是典型的鈦鋯釬料。它對鈦有良好的潤濕性，釬焊時(shí)母材無晶粒長大傾向。（2）鋯及基合金釬焊用釬料 鋯及基合金用釬焊主要有B-Zr50Ag50、B-Zr76Sn24、B-Zr95Be5等，廣泛地應(yīng)用于核動(dòng)力反應(yīng)堆的鋯合金管道的釬焊。（3）釬劑和保護(hù)氣氛 鈦、鋯及基合金在真空和惰性氣氛（氦、氬）中可獲得滿意的結(jié)果。氬氣保護(hù)釬焊應(yīng)使用高純氬，露點(diǎn)必須是-54或更低?；鹧驸F焊時(shí)必須采用含有金屬Na、K、Li的氟化物和氯化物的特殊釬劑。 2、釬焊技術(shù) 釬焊前必須徹底清理表面，進(jìn)行脫脂和去除氧化膜。厚氧化膜應(yīng)當(dāng)采用機(jī)械法、噴砂法或熔融鹽浴法去除。薄氧化膜可在含20%40%硝酸和2%氫氟酸溶液中消除。 Ti、Zr及其合金在釬焊加熱時(shí)不允許接頭表面同空氣接觸，可在真空或惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行釬焊，可以采用高頻感應(yīng)加熱或保護(hù)中加熱等方法。小型對稱零件最好采用感應(yīng)加熱的方法，而對于大型復(fù)雜組件，則采用爐中釬焊比較有利。 用于Ti、Zr及其合金釬焊的加熱元件最好選擇Ni-Cr、W、Mo、Ta等材料，不能使用以祼露石墨為加熱元件的設(shè)備，以免造成碳污染。釬焊夾具應(yīng)選用高溫強(qiáng)度好、熱膨脹系數(shù)與Ti或Zr相近、并與基體金屬反應(yīng)性小的材料。八、難熔金屬的釬焊 1、釬料 凡溫度低于3000的各種釬料均可用于W的釬焊，其中400以下使用的構(gòu)件可選用銅基或銀基釬料；在400900之間使用的構(gòu)件通常選用金基、錳基、猛基、鈀基或鉆基釬料；高于1000使用的構(gòu)件，多采用純金屬Nb、Ta、Ni、Pt、Pd、Mo等釬料。鉑基釬料釬焊后的構(gòu)件，基工作溫度已經(jīng)達(dá)到2150。如果在釬焊后進(jìn)行1080的擴(kuò)散處理，則最高工作溫度可達(dá)3038。 釬焊W的釬料大多數(shù)都可以用于Mo的釬焊，其中400以下工作的Mo構(gòu)件可選用銅基或銀基釬料；400650之間工作的電子器件及非結(jié)構(gòu)件，可以使用Cu-Ag、Au-Ni、Pd-Ni或Cu-Ni等釬料；更高溫度下工作的構(gòu)件可采用鈦基或其他高熔點(diǎn)的純金屬釬料，應(yīng)注意的是，一般不推薦使用錳基、鈷基和鎳基釬料，以避免在釬縫中形成脆性金屬間化合物。 Ta或Nb構(gòu)件在1000以下使用時(shí)，可以選用銅基、錳基、鈷基、鈦基、鎳基、金基及鈀基針劑，其中Cu-Au、Au-Ni、Pd-Ni、Pt-Au_Ni、Cu-Sn釬料對Ta和Nb的潤濕性及釬縫成型好，接頭強(qiáng)度也比較高。由于銀基釬料有使釬焊金屬變脆的傾向，應(yīng)盡可能避免使用。在10001300之間使用的構(gòu)件，釬料應(yīng)選用與它們形成無限固液體的純金屬Ti、V、Zr或以這些金屬為基的合金。使用溫度更高時(shí)，可選用含Hf的釬料。 W、Mo、Ta、Nb高溫釬焊用釬料見表13。表13 難熔金屬高溫釬焊用釬料 2、釬焊技術(shù) 釬焊前要求特別仔細(xì)地消除難熔金屬表面的氧化物，可以采用機(jī)械打磨、噴砂、超聲波清洗，也可以進(jìn)行化學(xué)清洗。完成清理工序之后要立即進(jìn)行釬焊。 由于W的固有脆性，在構(gòu)件組裝操作中應(yīng)小心處理W零件以免碰斷。為了防止形成脆性的碳化鎢，應(yīng)避免W與石墨直接接觸。由于焊前加工或焊接而產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力，應(yīng)在焊前予以消除。W在溫度升高時(shí)極易氧化，釬焊時(shí)要求真空度要足夠高，在10001400的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行釬焊時(shí)，真空度不能低于810-3Pa。為了提高接頭的再熔化溫度和使用溫度可把釬焊過程和焊后的擴(kuò)散處理結(jié)合起來，例如用B-Ni68Cr20Si10Fel釬料在1180下釬焊W，焊后經(jīng)1070/4h、1200/3.5h和1300/2h的三次擴(kuò)散處理后，釬焊接頭的使用溫度可達(dá)2200以上。 Mo在釬焊接頭裝配時(shí)，應(yīng)考慮熱膨脹系數(shù)小這一特點(diǎn)，接頭間隙選在0.050.13mm范圍內(nèi)為宜。如果使用夾具，要選擇熱膨脹系數(shù)小的材料?；鹧驸F焊、受控氣氛爐、真空爐、感應(yīng)加熱爐和電阻加熱超過再結(jié)晶溫度或由于釬料元素的擴(kuò)散使再結(jié)晶溫度降低，都會(huì)Mo民生再結(jié)晶。因此，釬焊溫度接近再結(jié)盟晶溫度時(shí)，釬焊時(shí)間越短越好。在Mo的再結(jié)晶溫度以上釬焊時(shí)，一定要控制釬焊時(shí)間和冷卻速率，避免冷卻過快引起開裂。用氧乙炔火焰釬焊時(shí)，使用混合釬劑較理想，即工業(yè)硼酸鹽或銀釬焊用釬劑加含有氟化鈣的高溫釬劑，可以獲得良好的保護(hù)。其方法是首先在Mo表面涂覆一層銀釬焊用釬劑，然后涂覆高溫釬劑，銀釬焊用釬劑在較低的溫度范圍內(nèi)具有活性，而高溫釬劑的活性溫度可達(dá)到1427。 Ta或Nb構(gòu)件最好在真空下進(jìn)行釬焊，且真空度不低于1.3310-2Pa.如果在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行釬焊，必須嚴(yán)格清除一氧化碳、氨、氮和二氧化碳等氣體雜質(zhì)。在空氣中進(jìn)行釬焊或電阻釬焊時(shí)，應(yīng)采用特種釬料，配以合適的釬劑。為防止高溫下Ta或Nb與氧接觸，可在表面鍍一層金屬銅或鎳，并進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)散退火處理。 九、陶瓷和金屬的釬焊 1、釬焊性 陶瓷與陶瓷、陶瓷與金屬構(gòu)件的釬焊比較困難，大多數(shù)釬料在陶瓷表面形成球狀，很少或根本不產(chǎn)生潤濕。能夠潤濕陶瓷的釬料，釬焊時(shí)接合界面易形成多種脆性化合物（如碳化物、硅化物及三元或多元化合物），這些化合物的存在影響了接頭的力學(xué)性能。此外，由于陶瓷、金屬與釬料三者之間的熱膨脹系數(shù)差異大，從釬焊溫度冷卻到室溫后，接頭會(huì)存在殘余應(yīng)力并有可能引起接頭開裂。 在普通釬料的基礎(chǔ)上添加活性金屬元素制成活性釬料，可以改善釬料在陶瓷表面的潤濕；采用低溫、短時(shí)釬焊可以減輕界面反應(yīng)的影響；設(shè)計(jì)合適的接頭形式，使用單層或多層金屬作中間層，可以減小接頭的熱應(yīng)力。 2、釬料 陶瓷與金屬連接多在真空爐或氫氣、氬氣爐中進(jìn)行。真空電子器件封接用釬料除具有一般特性外，還應(yīng)有一些特殊要求。例如釬料不宜含有產(chǎn)生高蒸氣壓的元素，以免引起器件電介質(zhì)漏電和陰極中毒等現(xiàn)象發(fā)生。一般規(guī)定器件工作時(shí)，釬料的蒸氣壓不超過10-3Pa，所含高蒸氣壓雜質(zhì)不超過0.002%0.005%;釬料的W(o)不超過0.001%,以免在氫氣中釬焊時(shí)生成水氣，引起熔融釬料金屬的飛濺；此外，還要求釬料必須清潔，不得有表面氧化物。 陶瓷金屬化后再進(jìn)行釬焊時(shí)，可使用銅、基、銀-銅、金-銅等合金釬料。 陶瓷與金屬直接釬焊時(shí)，應(yīng)選含有活性元素Ti、Zr的釬料。其中二元系釬料以Ti-Cu、Ti-Ni為主，可在1100范圍內(nèi)使用。在三元系釬料中，最常用的是Ag-Cu-Ti(W)(Ti)低于5%）釬料，可用于各類陶瓷與金屬的直接釬焊。該三元系釬料可以采用箔片、粉狀或Ag-Cu共晶釬料片配合Ti粉使用。B-Ti49Be2釬料具有與不銹鋼相近的耐腐蝕性，并且蒸氣壓較低，在防氧化、防泄漏的真空密封接頭中可優(yōu)先選用。在Ti-V-Cr系釬料中，W（V）為30%時(shí)熔化溫度最低（1620），Cr的加入能有效縮小熔化溫度范圍。不含Cr的B-Ti47.5Ta5釬料，已用于氧化鋁和氧化鎂的直接釬焊，其接頭可在1000的環(huán)境溫度下工作。陶瓷與金屬直接連接的活性釬劑如表14所示。表14 陶瓷與金屬釬焊用活性釬料 2、釬焊技術(shù) 經(jīng)過預(yù)先金屬化處理的陶瓷可以在高純度的惰性氣體、氫氣或真空環(huán)境中進(jìn)行釬焊。不經(jīng)過金屬化的陶瓷直接釬焊時(shí)，一般應(yīng)選用真空釬焊。（1）通用釬焊工藝 陶瓷與金屬釬焊的通用工藝可分為表面清洗、涂膏、陶瓷表面金屬化、鍍鎳、釬焊及焊后檢驗(yàn)7個(gè)工藝過程。 表面清洗是為了除去母材表面的油污、汗跡和氧化膜等。金屬零件和釬料先去油，再酸洗或堿洗去氧化膜，經(jīng)流動(dòng)水沖洗并烘干。對要求高的零件應(yīng)在真空爐或氫氣爐中（也可用離子轟擊的方法）用適當(dāng)?shù)臏囟群蜁r(shí)間進(jìn)行熱處理，以凈化零件表面。清洗后的零件不得再與有油污的物體或祼手接觸，應(yīng)立即進(jìn)入下道工序或放入干燥器內(nèi)，不能長時(shí)間暴露在空氣中。陶瓷件應(yīng)采用丙酮加超聲清洗，再用流動(dòng)水沖洗，最后用去離子水煮沸2次，每次煮沸15min. 涂膏是陶瓷金屬化的一個(gè)重要工序，涂敷時(shí)用毛筆或涂膏機(jī)涂于需要金屬化的陶瓷表面上，涂層厚度一般為3060mm，膏劑一般由粒度約為15um的純金屬粉末（有時(shí)還添加適當(dāng)?shù)慕饘傺趸铮┖陀袡C(jī)粘接劑調(diào)成。 將涂好膏的陶瓷件送入氫氣爐中，用濕氫或裂化氨在13001500溫度下燒結(jié)3060min。對于涂氫化物的陶瓷件，應(yīng)加熱到900左右，使氫化物分解，與純金屬或殘留在陶瓷表面的鈦（或鋯）發(fā)生反應(yīng)在陶瓷表面上獲得金屬涂層。 對于Mo-Mn金屬化層，為了使其與釬料潤濕，還必須電鍍1.45um的鎳層或涂一層鎳粉，如果釬焊溫度低于1000，則鎳層還需經(jīng)在氫氣爐中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，燒結(jié)溫度和時(shí)間為1000/1520min。 處理好的陶瓷是金屬件，用不銹鋼或石墨、陶瓷模具裝配成整體、在接縫處裝上釬料，并在整個(gè)操作過程中保持工件清潔，不得用祼手觸摸。 在通氬氣、氫氣爐或者真空爐中進(jìn)行釬焊，釬焊溫度視釬料而定，為防止陶瓷件開裂，降溫速度不得過快。此外，釬焊還可以施加一定的壓力（約0.490.98MPa）。 釬焊后的焊件除進(jìn)行表面質(zhì)量檢驗(yàn)外，還應(yīng)進(jìn)行熱沖擊及力學(xué)性能檢驗(yàn)，真空器件用的封接件還必須按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢漏試驗(yàn)。（2）直接釬焊 直接（活性金屬法）釬焊時(shí)，首先將陶瓷及金屬被焊件進(jìn)行表面清洗，然后進(jìn)行裝配。為避免構(gòu)件材料因熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生裂紋，可在焊件之間旋轉(zhuǎn)緩沖層（一層或多層金屬片），應(yīng)盡可能將釬料夾置在兩個(gè)被焊件之間或放置在利用釬料填充間隙的位置，然后象普通真空釬焊一樣進(jìn)行釬焊。 使用Ag-Cu-Ti釬料進(jìn)行直接釬焊的，應(yīng)采用真空釬焊的方法。當(dāng)爐內(nèi)的真空度達(dá)2.710-3Pa時(shí)開始加熱，此時(shí)可快速升溫；當(dāng)溫度接近釬料熔點(diǎn)時(shí)應(yīng)緩慢升溫，以使焊件各部分的溫度趨于一致；待釬料熔化時(shí)，快速升溫到釬焊溫度，保溫時(shí)間35min;冷卻時(shí)，在700以前應(yīng)緩慢降溫，700以后可隨爐自然冷卻。 Ti-Cu活性釬料直接釬焊時(shí)，釬料的形式可以采用Cu箔加Ti粉或Cu零件加Ti箔，也可以在陶瓷表面涂上Ti粉再加Cu箔。釬焊前所有的金屬零件都要真空除氣，無氧銅除氣的溫度為750800，Ti，Nb，Ta等要求在900除氣15min，此時(shí)真空度應(yīng)不低于6.710-3Pa。釬焊時(shí)將待焊組件裝配在夾具內(nèi)，在真空爐中加熱到9001120之間，保溫時(shí)間為25min。在整個(gè)釬焊過程中，真空度不得低于6.710-3Pa。 Ti-Ni法的釬焊工藝與Ti-Cu法相似，釬焊溫度為90010。（3）氧化物釬焊法 氧化物釬焊法是利用氧化物釬料熔化后形成玻璃相，向陶瓷滲透并潤濕金屬表面而實(shí)現(xiàn)可靠連接的方法，可以進(jìn)行陶瓷與陶瓷、陶瓷與金屬的連接。氧化物釬料的成分主要是Al2O3、CaO、BaO、MgO，加入B2O3、Y2O3、Ta2O3等可以得到各種熔點(diǎn)和線膨脹系數(shù)的釬料，此外，以CaF2和NaF為主要成分的氟化物釬料也可以用來連接陶瓷和金屬，能獲得高強(qiáng)度、高耐熱性的接頭。十、其他材料的釬焊 1、貴金屬觸點(diǎn)的釬焊 貴金屬主要是指Au、Ag、Pd、Pt等材料，它們具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、抗腐蝕性和高的熔化溫度，在電器設(shè)備中廣泛用于制造開啟與閉合電路元件。（1）釬焊特點(diǎn) 貴金屬作為觸點(diǎn)材料，其共同特點(diǎn)是釬焊面積小，要求釬縫金屬抗沖擊性能好、強(qiáng)度高、具有一定的抗氧化性能，并能經(jīng)受電弧侵襲，但又不改變觸頭材料的特性和元件的電性能。由于觸點(diǎn)釬焊面積受限制，不允許釬料溢流，應(yīng)嚴(yán)格控制釬焊工藝參數(shù)。 大多數(shù)的加熱方法都可以用來釬焊貴金屬及其貴金屬觸點(diǎn)?；鹧驸F焊常用于較大的觸點(diǎn)組件；感應(yīng)釬焊適用于大批量生產(chǎn)，用普通的電阻焊機(jī)可以進(jìn)行電阻釬焊，但應(yīng)選用較小的電流和較長的釬焊時(shí)間，可以使用碳塊作電極。當(dāng)同時(shí)需要釬焊大量的觸點(diǎn)組件或者在一個(gè)組件上釬焊多個(gè)觸點(diǎn)時(shí)，可采用爐中釬焊。貴金屬在大氣中用普通方法進(jìn)行釬焊，獲得的接頭質(zhì)量較差，真空釬焊則能獲得高質(zhì)量的接頭，而且材料本身性能不會(huì)受到任何影響。（2）釬料選擇 釬焊金及其合金觸頭主要使用銀基和銅基釬料，既保證了釬縫的導(dǎo)電性能，又易于潤濕。如果能滿足接頭導(dǎo)電性要求，可以使用含Ni、Pd、Pt等元素的釬料，也可以使用釬焊鎳、鉆合金并有良好抗氧化性能的釬料，如選用Ag-Cu-Ti釬料，釬焊溫度不得高于1000. 銀表面生成的氧化銀不大穩(wěn)定，很容易進(jìn)行釬焊。銀的軟釬焊可采用錫鉛釬料配以氯化鋅水溶液或松香作釬劑。硬釬焊時(shí)，常采用銀釬料，以硼砂、硼酸或它們的混合物作釬劑。真空釬焊銀及其銀合金觸頭時(shí)，主要選用銀基釬料，如B-Ag61Culn、B-Ag59Cu5n、B-Ag72Cu等。 釬焊鈀觸頭，可選用容易形成固溶體的金基、鎳基釬料，也可以用銀基、銅基或錳基釬料。釬焊鉑及其鉑合金觸頭，廣泛使用銀基。銅基、金基或鈀基釬料。選用B-An70Pt30釬料，即不改變鉑的顏色，又能有效地提高釬縫重熔溫度，增加釬縫的強(qiáng)度和硬度。如果要將鉑觸頭直接釬焊在可伐合金上，可選用B-Ti49Cu49Be2釬料。在非腐蝕介質(zhì)中工作溫度不超過400的鉑觸頭，應(yīng)優(yōu)先選用成本低、工藝性能好的無氧純銅釬料。（3）釬焊工藝 釬焊前，應(yīng)對焊件特別是觸點(diǎn)組件進(jìn)行檢查，從薄板上沖出或從板條上剪下的觸點(diǎn)不得因沖、剪而變形。用頂鍛、精壓、鍛造成形的觸點(diǎn)的釬焊表面必須平直，以保證與支座的平直表面接觸良好。待焊件的曲面或任意半徑的表面必須配合一致，以保證釬焊時(shí)有適當(dāng)?shù)拿?xì)作用。 各種觸頭釬焊前都要采用化學(xué)或機(jī)械方法去除焊件表面的氧化膜，并用汽油或酒精仔細(xì)清洗焊件表面，以清除表面油污、油脂、灰塵以及妨礙潤濕和流動(dòng)的污物。 對于小型焊件，選用粘接劑預(yù)定位，保證在裝爐、裝釬料等搬運(yùn)過程中不移位，所使用的粘接劑不應(yīng)對釬焊帶來危害。對于大型焊件或?qū)Ｓ糜|頭，裝配定位一定通過帶有凸臺或凹槽的夾具，使焊件處于穩(wěn)定狀態(tài)。 由于貴金屬材料導(dǎo)熱性好，加熱速率應(yīng)根據(jù)材料類型而定，冷卻時(shí)要適當(dāng)控制速率，以使釬焊接頭應(yīng)力均勻；加熱方法應(yīng)能使被焊零件同時(shí)達(dá)到釬焊溫度。對于較小的貴金屬觸點(diǎn)，應(yīng)避免直接加熱，可利用其他零件進(jìn)行傳導(dǎo)加熱。觸點(diǎn)上應(yīng)施加一定的壓力，使釬料在熔化和流動(dòng)時(shí)觸點(diǎn)固定不變。為了保持觸點(diǎn)支座或支承件應(yīng)有的剛性，應(yīng)避免它們退火，可把加熱局限在釬焊面區(qū)域內(nèi)，例如調(diào)節(jié)火焰釬焊、感應(yīng)釬焊或電阻釬焊時(shí)的位置。此外，為了避免釬料溶解貴金屬，可采取控制釬料的數(shù)量、避免過分加熱、限制釬焊溫度下的釬焊時(shí)間、以及使熱量均勻分布等措施。 2、高溫合金的釬焊 （1）釬焊特點(diǎn) 高溫合金可分為鎳基、鐵基和鈷基3大類，它們在高溫下具有較好的力學(xué)性能、抗氧化性和抗腐蝕性。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最多的是鎳基合金。 高溫合金含有較多的Cr，加熱時(shí)表面形成難以去除的Cr2O3氧化膜。鎳基高溫合金均含有Al和T