釬焊用釬料課件

1、釬料brazing filler metal solder 什么是釬焊？釬焊的特征釬料的熔點低于母材，釬焊時母材不熔化釬料與母材的成分差別很大熔化的釬料靠潤濕與毛細作用吸入和保持在母材間隙內(nèi)依靠液態(tài)釬料和固體母材的相互擴散形成冶金結合什么是釬料?釬料是釬焊時的填充材料,是在釬焊過程中加入的一種金屬或合金，它們的釬焊溫度在液相線溫度以上,釬焊接頭的質(zhì)量主要取決于釬料。 基本要求合適的熔點(溫度控制；組織控制；缺陷)良好的潤濕性與母材良好的冶金相互作用穩(wěn)定性、均勻的成分(元素揮發(fā)、成分偏析)接頭性能(強度、導電性、導熱性、抗腐蝕性等)成本影響釬料潤濕母材的主要因素釬料和母材的成份若釬料與母材在固態(tài)

2、和液態(tài)下均不發(fā)生物理化學作用，則他們之間的潤濕作用就很差，如鉛與鐵。若釬料與母材能相互溶解或形成固溶體、共晶體、金屬間化合物，則認為釬料能較好地潤濕母材，例如銀對銅。無鉛鉛料自2006年7月迄，歐盟產(chǎn)品不得含有鉛等6種有毒物質(zhì)。汞（Hg）、鎘（Cd）、六價鉻（Cr）、鉛（Pb）、聚溴聯(lián)苯（PBB）、聚溴二苯醚（PBDE）影響釬料潤濕母材的主要因素釬焊溫度釬焊加熱溫度的升高，由于釬料表面張力下降等原因會改善釬料對母材的潤濕性，但釬焊溫度不能過高，否則會造成釬料流失，晶粒長大等缺陷。影響釬料潤濕母材的主要因素母材表面氧化物如果母材金屬表面存在氧化物，液態(tài)釬料往往會凝聚成球狀，不與母材發(fā)生潤濕，所以

3、，釬焊前必須充分清除氧化物，才能保證良好的潤濕作用。影響釬料潤濕母材的主要因素母材表面粗糙度當釬料與母材之間作用較弱時，母材表面粗糙的溝槽起到了特殊的毛細作用，可以改善釬料在母材上的潤濕與鋪展。釬料的熔化 釬焊時，只有熔化的液體釬料很好地潤濕母材表面才能填滿釬縫。軟釬料-錫鉛釬料釬縫金屬的成分偏析具有窄熔點范圍的釬料和共晶成分的釬料，在熔化過程中的行為類似純金屬，接頭間隙為0.025-0.080mm的釬焊中。窄熔點范圍的釬料適合于緩慢和快速加熱工藝寬熔點范圍的釬料成分則采用一種避免固液相熔析的措施，即偏析。（不適合用于預置釬料場合）釬焊的溫度要求釬料在流到接頭間隙中之前完全熔化，然后靠毛細作用

4、吸附分布。因此液相線是所用釬料在釬焊過程中的最低溫度，并且所有的釬縫結合面必須加熱到這個溫度或高于這個溫度。有某些釬料的合金低于實際液相線溫度下，也有足夠的流動性并形成良好的接頭，例如：BCuPAg釬料。最好是均勻加熱。釬焊溫度的選擇要連接的材料（母材）所使用的釬料采用的釬焊工藝（感應釬焊、爐中釬焊）設計接頭形狀（包括接頭間隙）。釬焊溫度對釬料的基本要求 為了滿足釬焊的使用要求，用于釬料的金屬和合金應具備以下特點： 在使用過程中能夠潤濕母材； 從開始熔化到完全熔化的熔點范圍合適并具有良好的流動性，使得它能靠毛細管吸附作用分布到所要求的已準備好的接頭中； 化學成分均勻穩(wěn)定，盡量減少在釬焊溫度下造

5、成的成分偏析； 能夠形成具有合適的力學成分性能，并滿足使用要求的釬焊接頭； 根據(jù)使用要求能夠產(chǎn)生母材與釬料的相互作用； 不能生成脆性金屬間化合物和過量的燒蝕。釬焊用釬料為了滿足釬焊要求，對釬料的基本要求如下： 具有適當?shù)娜埸c。 具有良好的潤濕性，應能在母材表面充分鋪 展并充分填滿釬縫間隙。 能與母材發(fā)生溶解、反應擴散等相互作用，并形成牢固的冶金結合。 應具有穩(wěn)定和均勻的成分，在釬焊過程中應盡量避免出現(xiàn)偏析現(xiàn)象和易揮發(fā)元素的燒損。 得到的釬焊接頭應能滿足使用要求。釬料分類以熔點區(qū)分:低于450 易熔釬料(軟釬料) 高于450 難熔釬料(硬釬料)軟釬料：鉍基、錫基、鉛基、鎘基、鋅基硬釬料：鋁基、銀

6、基、銅基、錳基、鎳基釬料分類釬料分類釬料按其制成形狀可分為絲、棒、片、箔、粉狀或特殊形狀釬料(例如環(huán)形釬料或膏狀釬料等)。釬料的型號型號有兩部分組成第一部分“S”表示軟釬料，“B”表示硬釬料。第二部分由主要合金組成的化學元素符號組成 釬料的牌號釬料稱焊料，牌號“HL”或料“”表示其后第一位數(shù)字代表不同合金類型；第二、第三位數(shù)字代表該類釬料合金的不同編號。 牌號合金類型牌號合金類型HL1(料1）CuZn合金HL5(料1）Zn基、Cd基合金HL2(料2）CuP合金HL6(料1）SnPb合金HL3(料3）Ag基合金HL7(料1）Ni基合金HL4（料4）Al基合金釬料的選擇經(jīng)濟性能使用性能與母材的匹配

7、與釬焊方法的匹配釬料成分推薦的最高使用溫度 釬料類型工作溫度/釬料類型工作溫度/連續(xù)工作斷續(xù)工作連續(xù)工作斷續(xù)工作BAlSi150200RBCuZn200315BCuP150200BCu200480BAg150200BMg120150BAu425540BNi10101100Thank you 第二章 釬焊用釬料一、硬釬料 1、鋁基釬料：主要以鋁硅合金為基，還可加入銅、鋅、鍺等元素以滿足工藝性能的要求，用來釬焊鋁和鋁合金。第二章 釬焊用釬料 鋁基釬料適用于火焰釬焊、爐中釬焊、鹽浴釬焊和真空釬焊等工藝方法。根據(jù)GB/T1381592鋁基釬料標準規(guī)定，鋁基釬料的分類、型號、形狀及熔化溫度范圍見表2.2

8、。表2.2 鋁基釬料的分類、型號、形狀及熔化溫度第二章 釬焊用釬料 銀基釬料適用于氣體火焰釬焊、電阻釬焊、爐中釬焊、感應釬焊和浸沾釬焊等工藝方法，用途較廣泛。根據(jù)GB 10046銀基釬料標準規(guī)定，銀基釬料的分類、型號及熔化溫度見表2.4。第二章 釬焊用釬料 鋁基釬料的化學成分應符合表2.3規(guī)定。絲狀、帶狀、條狀釬料表面應光潔，不應有影響釬焊性能的油污、夾雜物、起皮、分層和裂紋等缺陷。 表2.3 鋁基釬料的化學成分/%第二章 釬焊用釬料 2、銀基釬料：主要以銀銅和銀銅鋅合金為基，還可加入鎘、錫、錳、鎳、鋰等元素以滿足不同的釬焊工藝要求，是應用最廣的一種硬釬料。由于熔化溫度不很高，能潤濕很多金屬，

9、并且有良好的強度、延性、導熱性和抗腐蝕性，廣泛用于釬焊低碳鋼、不銹鋼、銅及銅合金、可伐合金、難熔金屬等。 第二章 釬焊用釬料表2.4 銀基釬料的分類、型號及熔化溫度 第二章 釬焊用釬料 銀基釬料的化學成分應符合表2.5的規(guī)定。釬料表面應光潔，不應有影響釬焊性能的油污、夾雜物、起皮、針孔分層和裂紋等缺陷。釬料應具有良好的釬焊工藝性能。每批釬料應在不同部位取三個代表性試樣進行化學分析，在常規(guī)分析中如發(fā)現(xiàn)有其他雜質(zhì)時須作進一步分析，雜質(zhì)元素的總量不得超過0.15%。第二章 釬焊用釬料表2.5 銀基釬料的化學成分/%第二章 釬焊用釬料 3、銅基釬料：常用的有銅鋅、銅磷和銅鍺釬料，由于其經(jīng)濟性好，在鋼、

10、合金鋼、銅和銅合金的釬焊方面獲得了廣泛應用。第二章 釬焊用釬料 銅基釬料適用于氣體火焰釬焊、電阻釬焊、爐中釬焊、感應釬焊和浸沾釬焊等工藝方法，用途較廣泛。根據(jù)GB/T 641893銅基釬料標準規(guī)定，銅基釬料分類（分為純銅釬料、銅鋅釬料和銅磷釬料）和型號見表2.6。表2.6 銅基釬料的分類和型號第二章 釬焊用釬料 銅基釬料的化學成分應符合表2.6、表2.7規(guī)定。絲狀、帶狀、條狀釬料表面應光潔，不應有影響釬焊性能的油污、夾雜物、起皮、分層和裂紋等缺陷。每批釬料應在不同部位取三個代表性試樣進行化學分析，在分析中如發(fā)現(xiàn)有其他元素時須作進一步分析，以確定雜質(zhì)總量是否超過規(guī)定的要求。如分析結果不符合表2.

11、6、表2.7規(guī)定應加倍取樣復驗分析。銅基釬料的熔化溫度見表2.8。 銅基釬料表2.6 銅和銅鋅釬料的化學成分注：1、表中單值數(shù)表示最大值。2、雜質(zhì)總量中，BCu0.10%，銅鋅釬料0.50%，雜質(zhì)總量包括標有“*”元素的含量。銅磷釬料的化學成分銅基釬料表2.8 銅基釬料的熔化溫度錳基釬料 4、錳基釬料：以錳鎳為基，還可加入鉻、鈷、鐵、銅等元素，以滿足不同工藝的需要。錳基釬料的延性好，對不銹鋼、耐熱鋼具有良好的濕潤能力，釬縫有較高的室溫和高溫強度，中等的抗氧化性和耐腐蝕性，對母材金屬無明顯的熔蝕作用。錳基釬料 錳基釬料適用于氣體保護的爐中釬焊、感應釬焊和真空釬焊等工藝方法。根據(jù)GB/T 1367

12、992錳基釬料標準規(guī)定，錳基釬料的分類、型號、熔化溫度和釬焊溫度見表2.9。表2.9 錳基釬料的分類、型號及釬焊溫度錳基釬料 錳基釬料的化學成分應符合表2.10規(guī)定。帶狀及絲狀釬料表面應光潔，不應有影響釬焊性能的油污、氧化膜、夾雜物、分層和裂紋等缺陷。每批釬料不超過200應在不同部位隨機抽取三個試樣進行化學分析，在分析中如發(fā)現(xiàn)有其他雜質(zhì)元素時須作進一步分析。如分析結果不符合表2.16規(guī)定應加倍取樣對該項目進行復驗。錳基釬料 表2.10 錳基釬料的化學成分/%鎳基釬料 5、鎳基釬料：鎳基釬料內(nèi)常加入鉻、硅、硼、鐵、磷和碳等元素。鉻的主要作用是增大抗氧化、抗腐蝕能力及提高釬料的高溫強度；硅可降低熔

13、點、增加流動性；硼和磷是降低釬料熔點的主要元素，并能改善潤濕能力和鋪展能力；碳可以降低釬料的熔化溫度；少量的鐵可以提高釬料的強度。鎳基釬料具有優(yōu)良的抗腐蝕性和耐熱性，常用于釬焊奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鎳基合金和鈷基合金等。 鎳基釬料 鎳基釬料適用于爐中釬焊、感應釬焊和電阻釬焊等工藝方法。根據(jù)GB1085989鎳基釬料標準規(guī)定，鎳基釬料的分類、型號和釬焊參考溫度見表2.11。表2.11 鎳基釬料的分類、型號和釬焊參考溫度鎳基釬料 鎳基釬料的化學成分應符合表2.12規(guī)定。釬料可以棒狀、箔帶狀、粉狀等形式供貨，棒狀釬料應表面光潔，沒有影響釬焊性能的夾雜物及氧化皮等缺陷。粉狀釬料外觀應

14、呈金屬光澤，不得有其他夾雜物和油污。釬料應具有良好的釬焊工藝性能，在合適的釬焊工藝條件下，釬縫表面不應在未熔化的殘留物。鎳基釬料表2.12 鎳基釬料的化學成分第二章 釬焊用釬料 6、金基釬料：金基釬料內(nèi)常加入銅、鎳等元素。金基硬釬料與母材金屬的作用程度小，常用于薄件的釬焊。 7、鈀基釬料：鈀基釬料內(nèi)常加入銀、銅、錳、鎳等元素。鈀基釬料具有潤濕能力強、蒸氣壓低、延性好、強度高、對母材金屬溶蝕傾向小等特點，適用于不銹鋼、鎳基合金等材料的釬焊，主要用于航空和宇航、電子工業(yè)等部門。 第二章 釬焊用釬料 應用最廣泛的是錫鉛釬料。當錫鉛合金WSn為61.9時，即形成熔點為183的共晶，其強度和硬度最高。第

15、二章 釬焊用釬料2.2.3 釬料型號與牌號（1）釬料的型號 根據(jù)GB/T 620895釬焊型號表示方法標準規(guī)定，釬料型號由兩部分組成，釬料型號兩部分之間用短劃“-”分開。釬料型號中第一部分用一個大定英文字母表示釬料的類型：首字母“S”表示軟釬料，“B”表示硬釬焊。 釬料型號中的第二部分由主要合金組分的化學元素符號組成。在這部分中第一個化學元素符號表示釬料的基體組分；其他化學元素符號按其質(zhì)量分數(shù)（%）順序排列，當幾種元素具有相同的質(zhì)量分數(shù)時，按其原子序數(shù)順序排列。 第二章 釬焊用釬料 軟釬料每個元素符號后都要標出其公稱質(zhì)量分數(shù)；硬釬料僅第一個化學元素符號后標出公稱質(zhì)量分數(shù)。公稱質(zhì)量分數(shù)取整數(shù)誤差

16、1%，若其元素公稱質(zhì)量分數(shù)僅規(guī)定最低值時應將其取整數(shù)。公稱質(zhì)量小于1%的元素在型號中不必標出，但如某元素是釬料的關鍵組分一定要標出時，軟釬料型號中可僅標出其化學元素符號，硬釬料型號中將其化學元素符號用括號括起來。第二章 釬焊用釬料 每個釬料型號中最多只能標出6個化學元素符號。將符號“E”標注在型號第二部分之后用以表示是電子行業(yè)用軟釬料。對于真空級釬料，用字母“V”表示，以短劃“-”與前面的合金組分分開。既可用作釬料又可用作氣焊焊絲的銅鋅合金，用字母“R”表示，前面同樣加一短劃“-”。第二章 釬焊用釬料 在GB/T 620895頒布前，我國另有一套釬焊牌號表示方法，長期使用已成習慣，上述國標頒行

17、后仍常見到。釬料俗稱焊料，以牌號“HL”或“料”表示，其后第一位數(shù)字代表不同合金類型；第二、第三位數(shù)字代表該類釬料合金的不同編號。（2）釬料的牌號第二章 釬焊用釬料表2.13焊料牌號條一位數(shù)字的含義第二章 釬焊用釬料2.3 釬料的影響因素2.3.1 釬焊母材對選擇釬料的影響 釬料有時必須與釬焊的母材相互作用，有冶金兼容性，可生成滿足特殊應用要求的釬焊接頭。這種要求不包括諸如在不該發(fā)生的地方生成脆性金屬間化合物的冶金反應?？梢钥紤]使用鍍層來增加潤濕性或防止生成脆性金屬間化合物的冶金反應。也應考慮母材的熱處理要求。 第二章 釬焊用釬料表2.14 釬料和母材的關系 Al為鋁基釬料。 Cu為純銅釬料。

18、 Cu-Zn為銅鋅釬料。第二章 釬焊用釬料2.3.2 加熱方式對選擇釬料的影響 一般來講，具有窄熔點范圍的釬料其固-液相間溫度不超過10，能使用任何加熱方式。窄熔點范圍的釬料能夠以任何方式使用并能預置在接頭面上。傾向于偏析的釬料應該采用迅速將接頭加熱到釬焊溫度的方法，爐中釬焊或大質(zhì)量的組件由于加熱速度緩慢會使釬料偏析。如果在工件達到釬焊溫度之后將釬料填加的哦接頭中，這些釬料仍能使用在緩慢加熱的場合，例如焊絲在工件溫度到達釬焊溫度時送進接縫中的場合。第二章 釬焊用釬料2.3.3 工件使用要求對選擇釬料的影響釬焊接頭要能滿足使用要求。所服務的工作條件包括： 工作溫度； 組件預期的壽命； 熱循環(huán)；

19、應力條件； 腐蝕條件 輻射穩(wěn)定性 常見的指標是耐腐蝕性或抗氧化性和在工作溫度下合適的強度等。在實際運行條件下用試驗驗證所選擇釬焊接頭的性能。有些釬焊接頭被用在低溫下，從得到的技術數(shù)據(jù)顯示，釬焊接頭的拉應力、剪應力、沖擊韌性，在低溫工作時沒有不利的影響。第二章 釬焊用釬料 釬焊接頭有時也被使用在高溫環(huán)境下。表2.15列出了一些不同釬焊釬料成分推薦的高使用溫度。在高溫下釬焊接頭的強度受到接頭間隙、釬料和母材擴散的量、處在釬焊溫度下的時間等因素的影響。這些不同的特性需要在工作溫度下進行實驗，以確定其適應性。表2.15列出了一些不同釬焊釬料成分推薦的高使用溫度第二章 釬焊用釬料2.3.4 釬焊溫度對釬

20、料的影響在指定的釬焊溫度下，應以選擇具有最低釬焊溫度的釬料為最好。較低的釬焊溫度具有以下優(yōu)勢： 對母材有最小的熱影響，降低被退火、燒損、晶粒長大和變形的機會； 釬焊過程所發(fā)生的釬料與母材之間的相互反應最小； 增加了工件的使用壽命； 過程中需要的能源更加經(jīng)濟 加熱時間更短。第二章 釬焊用釬料選擇高熔點釬料的理由是： 由于含貴重金屬少，高熔點釬料比低熔點釬料價格低； 釬焊溫度有時選擇在與金屬熱處理溫度相同的點上，例如，應力釋放點和退火點； 高的熔化溫度增強了母材與材料之間的相互作用，增加了在熔化的溫度和釬焊接頭的物理特性； 較高的釬焊溫度允許在釬焊之后進行較低溫度的熱處理工藝，以提高母材的力學性能

21、或進行順序釬焊； 在還原氣氛或真空條件下，使用較高的釬焊溫度將更加有效地去除氧化皮； 工作環(huán)境需要難高溫或更加耐氧化的釬料。第二章 釬焊用釬料 2.3.5 接頭設計對選擇釬料的影響 釬焊接頭的設計對釬焊材料的選擇也有影響，例如部件的體積、接頭長度和接頭間隙，將影響被選擇釬料的流動或黏度。接頭間隙將決定需要共晶材料還是非共晶材料。0.0250.080mm的接頭間隙需要具有高流動性的共晶或有窄熔點范圍的合金。更大的接頭間隙需要更加黏滯性的釬料，需要增加釬焊溫度以增加黏滯性釬料的流動性。當使用共晶釬料時，釬焊接頭只需要加熱到液相線溫度以上10即可保證其流動性。而使用寬熔點范圍的釬料時，釬焊接頭要加熱到液相線高66以上的溫度才能保證滿意的流動性。 其他因素流動性也有影響，部件的體積以及均勻加熱的能力也將影響釬料的流動性。加熱緩慢或不均勻的厚大部件、不能快速加熱的松配合的接頭等，應該使用共晶型的釬料，母材能夠溶解到釬料中，改變了釬料的流動特點。這在需要釬料流動很長距離的長焊縫時，應該是所要考慮的問題。第二章 釬焊用釬料2.3.6