你知道真空钎焊炉中钎剂、钎料的选择与搭配吗

钎剂、钎料的选择与搭配
Se-lection and Matching of Fluxes with Filler Metals

钎焊过程中熔态钎料与母材的有效润湿主要取决于钎剂的作用。钎焊接头的强度和耐腐蚀性则主 要取决于钎料及其与母材的作用和关系。

钎料与母材直接的润湿能力与钎料的本性固然 有相当大的关系，但钎焊时与钎剂的作用相比则次 要多r。钎剂的概念应该是广泛的，包括熔盐、有 机物、活性气体、金厲蒸气等，即除母材和钎料 外，泛指第三种用来降低母材和钎料界面张力的所 有物质。熔态铅在铝母材上无论从相图上或实践上 都是难以润湿的，但通过适当钎剂的作用却能使它 们完全润湿，但接头的强度和耐腐性是很差的。

钎剂的选择 
Selection of Fluxes

钎剂的功能可以分为三部分一是基质，二是 去膜剂，三是界面活性剂[3!1]。有的钎剂可以明显 划分出这三项功能部分，如铝奸剂。多数钎剂的功 能部分并不能明确划分，但这三项功能确实存在。

基质是钎剂的主要成分，它控制着钎剂的熔化 温度。它熔化后覆盖在焊点表面，起隔绝空气的作 用，它又是钎剂中其他功能组元的溶剂。为了配合 钎料的熔点，钎剂的熔化温度应该比钎料熔化温度 低10~30t；。特殊应用情况下，也有使钎剂的熔 化温度稍高于钎料熔化温度的。钎剂的熔化温度如 过低于钎料，则过早的熔化将使钎剂的成分由于蒸 发、与母材作用，特別是钎剂与母材、钎剂与钎料 间传质速度的降低等原因，使钎料熔化时钎剂已失 去活性。由此可见，调节基体的成分使其熔化温度 与钎料熔化温度匹配至关重要。

去膜剂的作用是通过物理化学的过程，除去、 破碎或松脱母材的表面膜，使得熔化的钎料能够润湿新鲜的母材表面。界面活性剂的作用是起到进一 步降低熔化钎料与母材间的界面张力，使熔化钎料 得以在母材表面铺展。

招钎剂的基体是由械金属或碱土金属的氣化物 构成的，去膜剂由氟离子担当。由于铝氧化膜的除 去过程仅仅做到破碎松脱，尽管有基质的梗盖和氣 离子的作用，新氧化膜生成的趋势仍然很强，必须以一些重金属离子与母材间的置换反应（传质作用）来降低熔态钎料与母材间的界面张力而达到两者的润湿。此金属离子即起界面活性剂的作 用。在髙温钎焊铜合金、铁合金时，常用硼砂 (NajB407 ?IOHjO)作为钎剂。它的熔点为 742. 5-C ,有时嫌温度太高而配以队03,成为二元 钎剂，可以获得不同的熔化温度，如图1-25所示。此种钎剂其功能三而合一。硼砂熔化的黏 稠液体成为基质。母材表面氧化膜溶于&03,生 成偏硼酸盐而除去（见1.2. 4节）。氧化膜的溶解 过程即是一传质过程，问时起了降低界面张力的作 用。有时为了延长这个传质过程，甚至往硼砂中加 氧化剂，如加入商锰酸钾，使得母材表面价 态被抬高而增加向钎剂中的溶解。

钎剂的选择常视氧化膜的性质而定。偏碱性的 氧化膜，例如，Fe、Ni、Cu等的氧化物,常使用酸性的含《酸酐（B203)的钎剂；偏酸性的氧化膜， 例如，对付铸铁含高Si02的氧化膜，常用含碱性 n**2C03的钎剂，使得生成易熔的NajiO,而进人熔 渣。

在钎焊一些含Cr、Ti、Mo, w等元素的合金钢 或耐热钢时.由于这些元素的氣化物是酸性的，而 基体元素Fc的氧化物又是偏碱性的，因此常在硼酸 酐（均03)中加人部分强碱性的碱金属或碱土金厲 的氣化物，使得钎剂具有某种双重性格，S著提高 钎剂对付这类合金的活性。为了同时调节钎剂的熔 化温度，在8501以下常添加NaF (ra. p. 995*C )或 KF( p. 851"C )，而在 850^ 以上常 添加 CaF2 (m. p. 1423^ )。
 

在钎焊一些结构钢、耐蚀钢和耐热钢以及铜、银、金等合金时，如果希望在较低温度下钎焊，则 不用上述的氣化物而代之以氟硼酸钾（kbf4)或 氟硼酸钠.（NaBF4)?表1-2所列的熔盐系常被用 来组成各种各样的钎剂。

表1-2组成硬钎剂有关组元的相关系 Table 1-2 Phase relationships of some systems used for brazing fluxes

这些氟化物的气体也常被用作钎剂，它有反应 均匀、焊后不留残渣的优点。BF3常和IV2混合使 用，在高温下钎焊不锈钢。BF3有钢瓶罐装出售。 另外一种液体硼酸三甲酯混以bf3,当作火焰钎焊 时的气体钎剂使用。当可燃气体例如乙炔或天然气 流经特制的罐内的上述混合液体时，由于鼓泡而使 可燃气体中富含这种钎剂的蒸气。在火焰中硼酸= 甲酯水解为b203u火焰所到之处，工件上即被覆 一层极薄的B2o3熔化膜，既起钎剂的作用，乂起 保护工件表面不因烧灼而有氧化变色之虞。

铝和镁合金是比较难以钎焊的，特别是镁含置 高的合金。它们的钎剂主要由氛化物、氟化物和一 些重金属离子构成。这类钎剂钎焊后的清洗比较困 难，稍有不慎便会引起腐蚀。较大面积的搭接，钎缝中夹渣几乎难以避免，形成蚁靜的缺陷。它通常不存在联通大气的洞口，如呆表面进行机加工，形成洞口，钎剂则因逐渐吸潮产生膨胀而会破坏 接头。近20余年发展起来的所谓Nocolok ( no-cor- rosive look)钎剂，因为不溶于水、+吸潮而成为 “无腐蚀的钎剂”。这主要是由A1F3和KF系中，两个中间化合物K3A1F6和KA1F4共晶熔盐构成。

近年来又发展了 A1F3-CsF和A1F3-CsF-KF钎剂[331。含CSF成分的钎剂，特别适合钎焊含Mg世高的铝 合金和镁合金，对去除镁氧化膜有特殊的效力。

钛合金钎剂和铝钎剂大体相同，由碱金屈、碱 十金属的氣化物和氟化物构成，但由于钛的氧化膜 更难以破除，其界向活性剂常用活性史高的AgCl 和 SnCl2。

有时需要在较低温度F进行钎焊。在450T以 下钎焊用的钎剂称为软钎剂。软钎剂分为两种：一 种是水溶性的，通常由盐酸、ZnCl2、SnCl2、 NH,C1、H3P03等多个或单个盐的水溶液构成，活 性高，腐蚀性也强，焊后需要清洗，适)丨〗于钢、不 锈钢、铜合金、镍合金等的钎焊；另一种软钎剂是 水不溶性的有机物钎剂，通常以松香或人工树脂为 基，加人有机酸、有机胺或其HC1或HBr的盐， 以提高溶去膜的能力和活性，为了调节稠度，常以 无水酒精或异内醇作为溶剂，这类钎剂由于腐蚀性 小，常在电子工业中轩焊铜及铜合金。培合金的软 钎剂常在有机的羟胺中溶人重金属的氟化物或氣硼 酸盐制成，铝钎焊避免使用水溶液钎剂。其他耐热 合金，如含Cr、Mo, W合金，Mg合金，Ti合金等 在一般条件下都无法用软钎剂钎焊。