釬焊復(fù)習(xí)題答案

釬焊復(fù)習(xí)題——0529101班第一章：用能量最小原理推導(dǎo)潤(rùn)濕角與材料表面張力、界面張力之間關(guān)系公式太麻煩就沒寫，我有手寫版，大家相互問一下也行。推導(dǎo)釬料在平板間隙中上升高度與釬料表面張力、潤(rùn)濕角之間關(guān)系hahaθΔPR同一水平面上壓力相等，所以得到液面上升高度為填縫高度計(jì)算填縫高度計(jì)算(續(xù))S1111S0S0設(shè)S0’為參考點(diǎn)，其表面處壓力為大氣壓力S1壓力：大氣壓力+附加壓力S0壓力：PS1+液柱高度產(chǎn)生壓力S0和S0’得到：再由所以：評(píng)價(jià)釬料潤(rùn)濕性和鋪展性能方法潤(rùn)濕角測(cè)量一定體積釬料采取對(duì)應(yīng)去膜方法在要求溫度保持一定時(shí)間冷凝后切取橫截面，測(cè)量潤(rùn)濕角鋪展面積測(cè)量條件同上凝固后測(cè)量鋪展面積沿T型試件流動(dòng)長(zhǎng)度潤(rùn)濕力測(cè)量在試片浸入和拉出期間測(cè)量作用在試片上作用力，經(jīng)過(guò)信號(hào)變換器在統(tǒng)計(jì)儀上作為時(shí)間函數(shù)連續(xù)統(tǒng)計(jì)潤(rùn)濕角測(cè)量在試片浸入和拉出期間測(cè)量試片上釬料接觸角并統(tǒng)計(jì)溫度是怎樣影響釬料在母材上潤(rùn)濕性液體表面張力與溫度關(guān)系A(chǔ)m：一個(gè)摩爾液體分子體積；K：常數(shù)；T0：表面張力為零時(shí)臨界溫度；τ：溫度常數(shù)伴隨溫度升高，液體表面張力減小，提升了潤(rùn)濕性溫度升高，固液反應(yīng)增強(qiáng)，界面張力減小溫度升高過(guò)分，釬料鋪展性太強(qiáng)，會(huì)造成釬料流失金屬表面氧化物是怎樣影響釬料潤(rùn)濕性金屬表面上總是存在著金屬氧化物，在有氧化膜金屬表面上，液態(tài)釬料往往凝聚成球狀，不與金屬發(fā)生潤(rùn)濕，這是因?yàn)楸砻嫜趸ぞ邆浔冉饘俦砻娓捅砻鎻埩?。怎樣?jīng)過(guò)合金相圖判斷材料之間是否能夠潤(rùn)濕經(jīng)過(guò)觀察相圖：假如釬料與母材在液態(tài)和固態(tài)均不相互作用潤(rùn)濕性很差Fe-Ag、Fe-Bi、Fe-Pb、Fe-Cd等假如釬料能與母材相互作用，則能夠很好地潤(rùn)濕母材相互溶解形成金屬間化合物Ag-Ni在1000°C時(shí)Ag在Ni中有3wt%左右溶解度Ag在Ni上有一定潤(rùn)濕性Ag可焊不銹鋼Ag-Cu在779°C時(shí)在Ag在Cu中有8wt%左右溶解度Ag在Cu上有很好潤(rùn)濕性母材是合金情況類似從母材溶解量計(jì)算公式指出影響母材溶解原因溶解計(jì)算Q：溶解量t：時(shí)間K：溶解速率δ：擴(kuò)散層厚度S：液-固相接觸面積a：溶解速度系數(shù)Cl：飽和溶解度C：母材在釬料中濃度V：液態(tài)釬料體積ρs：液態(tài)釬料密度而所以假如溫度、釬料量、接觸面積均為常數(shù)，則固液傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)方程本質(zhì)原因母材在釬料中極限溶解量釬料組分在母材中飽和固溶度金屬間化合物工藝原因溫度和時(shí)間溶解量隨溫度成指數(shù)函數(shù)增加隨時(shí)間增加關(guān)系與釬料量關(guān)于釬料量預(yù)置定量釬料：溶解隨時(shí)間增加達(dá)成飽和浸沾釬焊：溶解量一直增加釬焊接頭幾個(gè)區(qū)域及形成；對(duì)接頭性能影響釬焊接頭有三個(gè)區(qū)域組成：母材上靠近界面擴(kuò)散區(qū)，釬縫界面區(qū)和釬縫中心區(qū)。擴(kuò)散區(qū)組織是釬料組分向母材擴(kuò)散形成；界面區(qū)組織是母材向釬料溶解，冷卻后形成。它可能是固溶體或金屬間化合物；釬縫中心區(qū)因?yàn)槟覆娜芙夂外F料擴(kuò)散以及結(jié)晶時(shí)偏析，組織不一樣于釬料原始組織。母材擴(kuò)散區(qū)母材擴(kuò)散區(qū)界面區(qū)中心區(qū)對(duì)接頭性能影響：通常情況下擴(kuò)散區(qū)組織對(duì)性能影響不大界面區(qū)組織對(duì)接頭性能影響很大接頭釬料合金部分與原始成份有很大差異釬料合金成份對(duì)母材向釬料中溶解影響若釬料中含有母材成份，則母材向釬料溶解量降低釬料合金成份在母材中飽和溶解度越大，則一定時(shí)間下母材溶解量量越少若釬料中有與母材形成金屬間化合物組分，則金屬化合物阻擋母材溶解，但當(dāng)溫度升高至金屬間化合物熔化時(shí)，母材溶解加速怎樣從釬料合金成份抑制或改進(jìn)接頭金屬間化合物層生成在釬料中加入不與母材也不與釬料形成化合物組分在釬料中加入與釬料而不與母材形成化合物組分接觸反應(yīng)釬焊原理若兩種金屬能形成共晶或形成低熔固溶體，則在他們接觸良好情況下加熱到高于共晶溫度或低熔固溶體熔化溫度以上，依靠他們之間相互擴(kuò)散，在界面處形成共晶體或低熔固溶體，從而把二者連接起來(lái)。擴(kuò)散釬焊原理擴(kuò)散釬焊得最根本特征是，在釬焊加熱過(guò)程中釬縫間隙內(nèi)形成液態(tài)合金，不是像通常釬焊方法那樣因隨即降溫凝固而形成釬縫，而是在高于釬料固相線溫度條件下長(zhǎng)時(shí)間保溫，是指等溫凝固而形成釬縫。釬縫等溫凝固機(jī)理是，在加熱保溫過(guò)程中，間隙中釬料熔化后，伴隨母材熔入和釬料中低熔點(diǎn)組元或起降低釬料熔點(diǎn)作用組元散失，間隙中液態(tài)合金固相線溫度逐步升高，當(dāng)這種過(guò)程連續(xù)進(jìn)行而使合金固相線溫度升高到超出加熱溫度后，合金及發(fā)生等溫凝固。第二章：鉛在錫鉛釬料中作用降低釬料熔點(diǎn)提升釬料潤(rùn)濕性提升釬料機(jī)械強(qiáng)度預(yù)防釬料出現(xiàn)冷脆鋁用軟釬料基本成份鋁用軟釬料可分為三類：低溫軟釬料，中溫軟釬料和高溫軟釬料。其中低溫軟鉛料：在錫和錫合金中加入一些鋅；中溫軟鉛料：錫鋅和鎘鋅系釬料，含鋅量較高；高溫軟釬料：以鋅為基體，加入少許鋁，銀，銅等元素。鋁硬釬料基本成份鋁及可和鋁形成共晶金屬鋁硅共晶、鋁硅銅共晶牌號(hào)名稱合金成份wt%Tm°CσbfMPaAlSiCuZnBAl88Si鋁硅釬料余量12±1~~577~582147~157BAl67CuSi鋁硅銅1號(hào)余量5.5~6.527~29~525~535脆性大BAl86SiCu鋁硅銅2號(hào)余量9.3~10.73.3~4.7~520~585245~294HL403鋁硅銅鋅余量10±14±0.710±1516~560245~294釬料為何大多數(shù)都是合金，純金屬是否能夠作為釬料對(duì)釬料基本要求：適宜熔點(diǎn)溫度控制；組織控制；缺點(diǎn)良好潤(rùn)濕性與母材良好冶金相互作用穩(wěn)定性、均勻成份元素?fù)]發(fā)、成份偏析接頭性能強(qiáng)度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、抗腐蝕性等成本釬料大多采取合金是因?yàn)楹辖疴F料能有效改進(jìn)潤(rùn)濕性和調(diào)整焊接溫度（比如錫鉛釬合金中加入鉛作用）；純金屬也可作為釬料，但其熔點(diǎn)較高，易形成金屬間化合物，使接頭性能下降，可選擇性小。銅磷釬料作為自釬劑釬料機(jī)理Cu-P釬料共晶成份8.38wt%磷熔點(diǎn)：714℃P2O5與氧化銅生成復(fù)合化合物，以液態(tài)覆蓋母材表面，起保護(hù)作用，預(yù)防母才氧化。選擇釬料基本標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)濟(jì)性：依照結(jié)構(gòu)主要性，選擇成本最低釬料合金接頭性能：工作溫度；強(qiáng)度；可靠性密封性：電真空器件；真空室導(dǎo)電性：錫基釬料、銀基釬料工藝性：焊接溫度對(duì)母材影響與釬焊方法匹配第三章：釬焊時(shí)去除氧化膜必要性釬料難以潤(rùn)濕氧化膜，也難于與氧化膜形成牢靠連接即使在焊前機(jī)械去除，會(huì)很快再生成焊接加熱使氧化膜更加快地重新生成表面氧化膜具備比金屬表面更低表面張力，影響釬料潤(rùn)濕性慣用去膜方法釬劑去膜氣體介質(zhì)去膜機(jī)械方法和物理方法去膜釬劑通常組成及作用釬劑由釬劑基體組分，去膜劑和活性劑三部分組成基體組分使釬劑具備一定熔點(diǎn)其它組分溶劑形成致密保護(hù)膜硬釬劑：金屬鹽或金屬鹽系統(tǒng)：硼砂、堿金屬或堿金屬氯化物軟釬劑：高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑去膜劑溶解表面氧化膜堿金屬和堿土金屬氟化物活性劑破壞氧化膜與金屬結(jié)合，加速氧化膜去除效果重金屬鹵化物：氯化鋅、氯化鎘等等氧化物：硼酐等釬劑作用去除母材和釬料表面氧化膜保護(hù)表面不再氧化界面活性作用，促進(jìn)釬料潤(rùn)濕可用作無(wú)機(jī)軟釬劑物質(zhì)和其去膜機(jī)理組成無(wú)機(jī)酸：鹽酸、氫氟酸、磷酸等以水溶液或酒精溶液形態(tài)使用，或與凡士林調(diào)成膏狀使用特點(diǎn)去膜能力強(qiáng)具備很強(qiáng)腐蝕性反應(yīng)組成無(wú)機(jī)鹽：氯化鋅等以水溶液形態(tài)使用特點(diǎn)吸水性強(qiáng)；發(fā)生飛濺活性隨濃度增高而提升，超出30%時(shí)飽和反應(yīng)與水產(chǎn)生絡(luò)合酸溶解金屬氧化物氯化鋅作為釬劑成份在釬焊鋼時(shí)和釬焊鋁合金時(shí)不一樣作用氯化鋅作為釬劑成份在釬焊鋼時(shí)起去除氧化膜作用，其作用機(jī)理如上題；氯化鋅作為釬劑成份在釬焊鋁合金時(shí)，屬于鋁用反應(yīng)釬劑，釬焊加熱過(guò)程中，氯化鋅滲過(guò)氧化鋁膜裂縫與鋁反應(yīng)。去膜機(jī)理：重金屬氯鹽與鋁反應(yīng)，破壞氧化膜與母材結(jié)合AlCl3溫度高于182°氟化物溶解破碎氧化膜Zn沉淀于鋁表面，促進(jìn)釬料潤(rùn)濕在松香中添加氯化鋅作用增強(qiáng)去膜能力硬釬劑基本組成硼砂、硼酸及其混合體為基體堿金屬或堿土金屬氟化物、氟硼酸鹽，取得適宜活性溫度、增加去膜能力硼酸去膜機(jī)理；硼酸加熱時(shí)分解，形成硼酐，其熔點(diǎn)是580°C硼酐與銅、鋅、鎳和鐵氧化物形成易溶硼酸鹽但在900°C以下時(shí)，硼酐粘度很大，去膜能力也差通常不單獨(dú)作為釬劑使用硼砂去膜機(jī)理硼砂在741°C熔化，分解成硼酐和偏硼酸鈉硼酐與金屬氧化物形成易溶硼酸鹽偏硼酸鈉與硼酸鹽形成熔點(diǎn)更低復(fù)合化合物硼砂去膜能力強(qiáng)于硼酸但熔點(diǎn)較高，在800°C以下粘度大，流動(dòng)性不好硼砂和硼酸單獨(dú)作為釬劑時(shí)存在問題活性溫度高，只能配合銅基釬料使用不能去除Cr、Si、Al、Ti氧化物殘?jiān)g性小，但不易去除鋁用有機(jī)軟釬劑組成及其使用中問題組成基體：三乙醇胺去膜劑：氟硼酸、氟硼酸胺活性劑：重金屬氟硼酸鹽問題不能確保釬料與母材牢靠連接；熱穩(wěn)定性差；無(wú)吸濕性，暴露于空氣中逐步干涸；作用過(guò)程中有大量氣體生成，沸騰；鋁用反應(yīng)軟釬劑組成及其去膜機(jī)理組成基體：鋅、錫等重金屬氯化物活性劑：鉀、鈉、鋰鹵化物(通常為氟化物)去膜機(jī)理重金屬氯鹽與鋁反應(yīng)，破壞氧化膜與母材結(jié)合AlCl3溫度高于182°氟化物溶解破碎氧化膜Zn、Sn沉淀于鋁表面，促進(jìn)釬料潤(rùn)濕鋁用氯化物硬釬劑基本組成及其去膜機(jī)理組成基體：堿金屬或堿土金屬氯化物低熔點(diǎn)混合物NaCl,LiCl,KCl,CaCl,BaCl,SrCl,CuCl,MgCl調(diào)整熔點(diǎn)能夠很好地在鋁和氧化鋁表面鋪展去膜劑：氟化物NaF,ZnF,LiF,KF,AlF3,Na2AlF6溶解氧化膜可使熔點(diǎn)增加，添加量有限活性劑：低熔點(diǎn)重金屬氯化物ZnCl2,SnCl2,CdCl2氯化物基鋁硬釬劑去膜機(jī)理-1溶解作用氟化物有溶解鋁氧化膜作用氟化物添加量受熔點(diǎn)限制破碎作用鋁與氧化鋁膜熱膨脹系數(shù)不一致，加熱時(shí)氧化膜產(chǎn)生裂紋釬劑透過(guò)裂紋與鋁發(fā)生反應(yīng)氧化鋁膜成碎片狀進(jìn)入熔化釬劑，更輕易溶解釬劑能夠從鋁與氧化鋁膜之間滲透鋁與氯產(chǎn)生AlCl3氣體，使氧化膜脫離并破碎重金屬析出沉積在鋁表面，改進(jìn)潤(rùn)濕鋁在鋅內(nèi)溶解度很高，輕易造成溶蝕氯化物基鋁硬釬劑去膜機(jī)理-2釬劑對(duì)鋁電化學(xué)腐蝕作用加熱使氧化鋁膜產(chǎn)生裂紋Cl-1離子滲透裂紋在鋁-氧化膜界面形成微電池鋁：陽(yáng)極；氧化膜：陰極鋁被腐蝕膜和鋁結(jié)合被破壞，脫落形成氧陰離子氧離子存在確保鋁陽(yáng)離子化過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行(氧去極化作用)F-離子起預(yù)防AlCl3氣泡產(chǎn)生作用14.用氯化物硬釬劑釬焊鋁時(shí)不加釬料是否能夠形成接頭？第四，五章：烙鐵釬焊是軟釬焊方法還是硬釬焊方法答：軟釬焊方法氧乙炔焰最高加熱溫度答：3150攝氏度鹽浴浸沾釬焊所用加熱介質(zhì)，安全注意事項(xiàng)答：加熱介質(zhì)：氯鹽混合物成份wt%熔點(diǎn)°C釬焊溫度°CNaClCaCl2BaCl2KCl302222—22.5——48—5077.5—65304850—1005—30———510435550595635962570~900485~900605~900655~900665~13001000~1300注意事項(xiàng)：銅基釬料釬焊結(jié)構(gòu)鋼時(shí)可不用釬劑注意釬劑涂敷在焊件上，焊前必須干燥(為何？)因?yàn)槿垡焊×蜎_刷作用，工件應(yīng)進(jìn)行可靠定位工件及工裝全部一定要預(yù)熱除水，預(yù)防接觸鹽液時(shí)引發(fā)強(qiáng)烈噴濺，甚至爆炸。不適合釬焊有深孔、盲孔和封閉型部件汽車水箱慣用釬焊方法答：熔融釬料浸沾釬焊氣體保護(hù)釬焊焊接加熱結(jié)束后為何還要繼續(xù)通入保護(hù)氣體答：為了保護(hù)加熱元件不被氧化，對(duì)于氫氣來(lái)說(shuō)也是為了預(yù)防爆炸。微電子產(chǎn)品慣用釬焊方法波峰焊；熱風(fēng)再流焊；激光軟釬焊；紅外再流焊；蒸汽再流焊；采取氫氣進(jìn)行保護(hù)釬焊時(shí)安全注意事項(xiàng)為預(yù)防氫氣中混有空氣而引發(fā)爆炸，爐子或容器加熱前先通10—15min氫氣，以充分排出其中空氣，直到出氣口處火焰燃燒正常后再開始加熱。對(duì)于排出氫氣，應(yīng)點(diǎn)火使之在出氣管口燃燒掉，以排出它在爐邊積聚危險(xiǎn)。釬焊結(jié)束斷電后，應(yīng)等爐中或容器中溫度降至150攝氏度以下，再停頓輸送氫氣，這是為了保護(hù)加熱元件和焊件不被氧化，預(yù)防爆炸。釬焊時(shí)接頭間隙大致范圍母材釬料系統(tǒng)間隙mm母材釬料系統(tǒng)間隙mm鋁及鋁合金Al基0.15~0.25鋼Cu0.01~0.05Zn基0.1~0.25黃銅0.02~0.10銅及銅合金黃銅0.04~0.20Ag基0.025~0.15Cu-P0.04~0.20不銹鋼CuNi30-2-0.20.03~0.20Cu-Ag-P0.02~0.15Mn基0.04~0.15Pb-Sn,Sn-Sb-Ag0.05~0.3Ni基0.04~0.10Sn-Pb,Sn-Sb0.1Cu0.01~0.10Ag-Cu-Zn-Cd0.08~0.2鈦及鈦合金Cu,Cu-P,Cu-Zn0.03~0.05鎳合金Ni-Cr0.05~0.1Ag,Ag-Mn0.03記住幾個(gè)慣用釬料即可。接頭間隙為何會(huì)影響接頭強(qiáng)度答：間隙對(duì)接頭性能影響是對(duì)以下諸過(guò)程影響綜合結(jié)果：釬料毛細(xì)填縫過(guò)程釬劑殘?jiān)c氣體從間隙中排出溶解與擴(kuò)散過(guò)程釬縫中釬料合金流動(dòng)約束間隙過(guò)小填縫難氣體、殘?jiān)y排出間隙過(guò)大毛細(xì)作用弱合金化不充分鑄造組織最好間隙值釬料與母材相互作用流動(dòng)性不銹鋼用Ni-B釬料釬焊時(shí)為何采取非常小間隙鎳基釬料因?yàn)槿埸c(diǎn)調(diào)整要求，含有較多B、Si、C，釬料本身由多個(gè)金屬間化合物組成。釬焊時(shí)，這些元素向不銹鋼中擴(kuò)散。間隙極小時(shí)，這些元素會(huì)全部擴(kuò)散到母材中。釬縫組織為固溶體間隙較大時(shí)，擴(kuò)散旅程長(zhǎng)，元素來(lái)不及擴(kuò)散。釬縫中留下連續(xù)脆性層另外，它們之間相互作用較弱。鋁合金釬焊時(shí)為何采取比較大間隙？答：鋁合金采取釬劑去膜，只有在大間隙下，釬劑殘?jiān)拍茼樌懦?。第六，七章：鋁合金軟釬焊接頭電化學(xué)腐蝕及其處理方法電化學(xué)腐蝕釬料與母材成份截然不一樣有電解質(zhì)存在時(shí)，界面處形成微電池電極電位低合金作為陽(yáng)極被腐蝕腐蝕機(jī)理：Sn-Pb合金電極電位高于鋁，應(yīng)該是鋁被腐蝕。但實(shí)際上因?yàn)镾n-Pb釬料與鋁之間結(jié)合性很差，界面存在空隙，電極電位更低；且水汽在此積聚，造成接頭在界面區(qū)很快腐蝕處理方法在釬料中加入Zn或者采取Zn基釬料鋁與鋅互溶，增強(qiáng)了釬料與母材結(jié)合界面處電極電位提升在鋁表面鍍Cu或者Ni改進(jìn)了潤(rùn)濕性和結(jié)合性電極電位發(fā)生有利于抗腐蝕性提升改變采取銅鍍層電極電位分布采取Zn基釬料電位分布各類鋁合金硬釬焊性純鋁和鋁錳合金良好釬焊性能鋁鎂合金鎂含量大于1.5%wt時(shí)，對(duì)焊接性產(chǎn)生很大影響鎂含量增加，表面氧化鎂增多，現(xiàn)有釬劑不能有效去除超出2.5%時(shí)，釬焊很困難硬鋁合金溫度超出505°C時(shí)，發(fā)生過(guò)燒，強(qiáng)度和塑性顯著下降缺乏適宜釬料超硬鋁在470°C時(shí)就發(fā)生過(guò)燒，需要快速加熱方法(浸沾釬焊)鍛鋁LD2固相線溫度593°LD6固相線溫度555°C鋁合金浸沾釬焊時(shí)釬