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釬焊基礎知識:釬劑|釬料

2013-11-05
1. 釬焊方法的分類

       釬焊接頭的質量與所選用的釬焊方法、釬焊材料(釬劑、釬料等)和工藝參數等有關。按照不同的特征和標準,釬焊方法有以下幾種分類方法。

①按照所采用釬料的熔點   可分為軟釬焊和硬釬焊,釬料熔點低于450℃時稱為軟釬焊,高于450℃時稱為硬釬焊。

②按照釬焊溫度的高低   可分為高溫釬焊、中溫釬焊和低溫釬焊,溫度的劃分是相對于母材熔點而言。例如,對鋼件來說,加熱溫度高于800℃稱為高溫釬焊,550~800℃之間稱為中溫釬焊,加熱溫度低于550℃稱為低溫釬焊;但對于鋁合金來說,加熱溫度高于450℃稱為高溫釬焊,300~450℃之間稱為中溫釬焊,加熱溫度低于300℃稱為低溫釬焊。

③按照熱源種類和加熱方法的不同   可以分為火焰釬焊、爐中釬焊、感應釬焊、電阻釬焊、浸漬釬焊、氣相釬焊、烙鐵釬焊及超聲波釬焊等。

④按照去除母材表面氧化膜的方式   可以分為釬劑釬焊、無釬劑釬焊、自釬劑釬焊、氣體保護釬焊及真空釬焊等。

⑤按照接頭形成的特點   可分為毛細釬焊和非毛細釬焊。液態釬料依靠毛細作用填入釬縫的情況稱為毛細釬焊;毛細作用在釬焊接頭形成過程中不起主要作用的稱為非毛細釬焊。接觸反應釬焊和擴散釬焊是最典型的非毛細釬焊過程。

⑥按照被連接的母材或釬料的不同   可分為鋁釬焊、不銹鋼釬焊、鈦合金釬焊、高溫合金釬焊、陶瓷釬焊、復合材料釬焊,以及銀釬焊、銅釬焊等。 

2. 釬劑的分類及特點

釬焊熔劑(釬劑)是釬焊過程中用的熔劑,與釬料配合使用,是保證釬焊過程順利進行和獲得致密接頭不可缺少的。釬劑的作用是清除熔融釬料和母材表面的氧化物,保護釬料及母材表面不被繼續氧化,改善釬料對母材的潤濕性能,促進界面活化,使其能順利地實現釬焊過程。釬劑與釬料的合理選用對釬焊接頭的質量起關鍵作用。

2.1  對釬劑的基本要求

a、釬劑的熔點和最低活性溫度比釬料低,在活性溫度范圍內有足夠的流動性。在釬料熔化之前釬劑就應熔化并開始起作用,去除釬縫間隙和釬料表面的氧化膜,為液態釬料的鋪展潤濕創造條件。

b、應具有良好的熱穩定性,使釬劑在加熱過程中保持其成分和作用穩定不變。一般說來釬劑應具有不小于100℃的熱穩定溫度范圍。

c、能很好地溶解或破壞被釬焊金屬和釬料表面的氧化膜。釬劑中各組分的汽化(蒸發)溫度比釬焊溫度高,以避免釬劑揮發而喪失作用。

d、在釬焊溫度范圍內釬劑應黏度小、流動性好,能很好地潤濕釬焊金屬、減少液態釬料的界面張力。

e、熔融釬劑及清除氧化膜后的生成物密度應較小,有利于上浮,呈薄膜層均勻覆蓋在釬焊金屬表面,有效地隔絕空氣,促進釬料潤濕和鋪展,不致滯留在釬縫中形成夾渣。

f、熔融釬劑殘渣不應對釬焊金屬和釬縫有強烈的腐蝕作用,釬劑揮發物的毒性小。

2.2  釬劑的分類

釬劑的組成物質主要取決于所要清除氧化物的物理化學性質。構成釬劑的組成物質可以是單一組元(如硼砂、氯化鋅等),也可以是多組元系統。多組元系統通常由基體組元、去膜組元和活性組元組成。

釬劑的分類與釬料分類相適應,通常分為軟釬劑、硬釬劑、鋁用釬劑等,分別適用于不同的場合。各種釬焊熔劑和氣體釬劑的分類見表2。

表2  各種釬焊熔劑和氣體釬劑的分類

釬劑大類

釬劑小類

物質分類

物  質  組  成

軟釬劑

無機軟釬劑

(腐蝕性釬劑)

無機酸

鹽酸、氫氟酸、磷酸

無機鹽

氯化鋅、氯化銨、氯化鋅-氯化銨

有機軟釬劑

(弱腐蝕和無腐蝕)

弱有機酸

乳酸、硬脂酸、水楊酸、油酸

有機胺鹽

鹽酸苯胺、磷酸苯胺、鹽酸肼、鹽酸二乙胺

胺和酰胺類

尿素、乙二胺、乙酰胺、二乙胺、三乙醇胺

天然樹脂

松香、活化松香

硬釬劑

硼砂或硼砂基

硼酸或硼酐基

硼砂-硼酸基

氟鹽基

鋁用釬劑

鋁用軟釬劑

鋁用有機軟釬劑(QJ204)

鋁用反應釬劑(QJ203)

鋁用硬釬劑

氯化物

氧化物-氟化物

氟化物

氣體釬劑

爐中釬焊用氣體釬劑

活性氣體

氯化氫、氟化氫、三氟化硼

低沸點液態化合物

三氯化硼、三氯化磷

低升華固態化合物

氟化銨、氟硼酸銨、氟硼酸鉀

火焰釬焊用氣體釬劑

(硼有機化合物蒸氣)

硼酸甲酯蒸氣

硼甲醚酯蒸氣

(1)軟釬劑

軟釬劑是指在450℃以下釬焊用的釬劑,由成膜物質、活化物質、助劑、稀釋劑和溶劑等組成,可分為無機軟釬劑和有機軟釬劑兩類。

無機軟釬劑具有很高的化學活性,去除氧化物的能力很強,熱穩定性好,能促進液態釬料對釬焊金屬的潤濕,保證釬焊質量。這類釬劑適應釬焊溫度范圍較寬,但其殘渣有強烈的腐蝕作用,故又稱為腐蝕性軟釬料,釬焊后必須清除干凈。無機軟釬劑可用于不銹鋼、耐熱鋼、鎳基合金等。有機軟釬劑有水溶性和天然樹脂(松香)之分,對母材幾乎沒有腐蝕性,故稱非腐蝕性軟釬劑。常用軟釬劑的成分和性能見表3。

(2)硬釬劑

硬釬劑是指在450℃以上釬焊用的釬劑。黑色金屬常用的硬釬劑的主要組分是硼砂、硼酸及其混合物。為了得到合適的熔點和增強去除氧化物的能力,可以添加各種堿金屬或堿土金屬的氟化物、氟硼酸鹽等。

表3  常用軟釬劑的成分和性能

類 別

釬劑名稱

(或型號)

化學成分/%

釬焊溫度

/℃

特         點

無機鹽

軟釬劑

氯化鋅溶液

(FS312A)

ZnCL2 40,H2O 60

290~350

  ZnCl2去除氧化膜的作用在于形成絡合酸而溶解氧化物,氯化銨為活化劑,可提高釬焊性能,但去除氧化膜的能力有限,故主要是錫鉛釬料焊鋼、銅及銅合金時使用

氯化鋅-氯化銨溶液(FS311A)

ZnCL2 40,H2O 55,

NH4ClO 5

180~320

釬劑膏

ZnCL2 20,凡士林75,

NH4ClO 15

180~320

氯化鋅鹽酸溶液FS322A

ZnCL2 25,H2O 50,

HClO 25

180~320

  有較強的去除氧化物能力。當錫鉛釬料釬焊鉻鋼、不銹鋼、鎳鉻合金時應選用這類釬劑或ZnCl2-NH4Cl-HCl溶液釬劑

劑205

ZnCL2 50,H2O 5,

NH4ClO 15,CdCl2 30

250~400

  是在ZnCl2-NH4Cl釬劑基上加入CdCL2和NaF而成,可提高釬劑的熔點,配合鎘基、鋅基釬料釬焊鋁青銅、鋁黃銅等

無機酸

軟釬劑

磷酸

FS321

H3PO4 40~60

水60~40

  無機酸釬劑有磷酸、鹽酸和氫氟酸等,通常以水溶液或酒精溶液形式使用,也可與凡士林調成膏狀使用

  磷酸使用起來方便、安全,具有較強的去除氧化物的能力,釬焊鋁青銅、不銹鋼等合金時最為有效,也是最常用的無機酸軟釬劑。鹽酸、氫氟酸,能強烈腐蝕金屬,析出有害氣體,故很少單獨使用,一般僅作釬劑的添加成分

水溶性

有機軟

釬劑

FS213

  乳酸15,水85(活性

溫度180~280℃)

  鹽酸肼5,水95(活

性溫度150~330℃)

  水溶性有機軟釬劑的組成物質包括有機酸(如乳酸、水楊酸、檸檬酸等),有機胺和酰胺類(如乙二胺、乙酰胺等)、胺基鹽酸鹽(鹽酸乙二胺等),醇類(如乙二醇、丙三醇)和水溶性樹脂及其他一些附加成分等

  有機酸和有機胺鹽類有機軟釬劑有較強的去除氧化物的能力,熱穩定性尚好,殘渣有一定的腐蝕性,屬弱腐蝕性釬劑,主要用于電氣零件的釬焊

松香類

有機釬劑

松香

FS111B

FS111A

松香100,松香25,

酒精75

150~300

  松香是一種天然樹脂,能溶于酒精、甘油、丙酮苯等而不溶于水,在溫度高于150℃時,能溶解銀、銅、錫的氧化物,適用于銅、鎘、錫、銀的釬焊

FS113A

松香30,水楊酸2.8,三乙醇胺1.4,酒精余量

150~300

  適用于銅及銅合金的焊接

RJ12

松香30,氯化鋅3,氯化氨1,酒精66

290~360

  適用于銅、銅合金、鍍鋅鐵及鎳等的釬焊

FS112A

松香24,三乙醇氨2,

鹽酸二乙胺4,酒精70

200~350

硼砂(Na2B4O7·10H2O)是單斜類白色透明晶體,易溶于水,加熱到200℃以上結晶水可全部蒸發。硼砂應在脫水后使用。硼砂中的硼酐與金屬氧化物作用形成易熔的硼酸鹽,并進一步分解形成偏硼酸鈉與硼酸鹽形成熔點更低的混合物,而達到去除氧化物的目的,故可用作釬劑。

常用硬釬劑的成分、特點及用途見表4。其中FB102釬劑是應用最廣泛的通用釬劑;FB103釬劑的釬焊溫度最低,特別適用于銀銅鋅鎘釬料;FB104釬劑不含KBF4,釬劑不易揮發,在加熱速度較慢情況下仍可保持較長時間的活性。

表4  常用硬釬劑的成分、特點及用途

牌 號

化 學 成 分 / %

熔點

/℃

釬焊溫度

/℃

特  點  及  用  途

YJ-1

硼砂100

741

850~1150

  現有硬釬劑主要是以硼砂、硼酸以及它們的混合物作基體,為了得到合適的熔點,增強去除氧化物的能力,而由添加的各種堿金屬或堿土金屬的氟化物、氟硼酸鹽等組成,硼砂或硼砂與硼酸的混合物主要用于銅基釬料釬焊銅及銅合金、碳素鋼等

YJ-2

硼砂25,硼酸75

766

YJ-6

硼砂15,硼酸80,CuF2 5

YJ-7

硼砂50,硼酸35,KF15

650~850

QJ101

H3BO3     30~31

KBF4       68~71

500

550~850

  銀基釬料釬焊銅及銅合金、合金鋼、不銹鋼和高溫合金等的釬劑,能有效地清除各種氧化物,促進釬料漫流,但易吸潮。釬焊后用質量分數為15%的檸檬酸水溶液刷洗釬焊的接頭處,以防止殘余釬劑的腐蝕

QJ102

KF(脫水)   40~44

B2O3(硼干)  33~37

KBF4       21~25

550

600~850

QJ103

KBF4>95

K2CO3<5

530

550~750

QJ104

Na2B4O7    49~51

Na2BO3      34~36

KF         14~16

650

650~850

  銀基釬料爐中釬焊銅及銅合金、鋼和不銹鋼等,能有效地清除各種金屬的氧化物,促進釬料漫流,易吸潮

201

(前蘇聯)

H3BO3  80

Na2B4O7  14.5 CaF2 5.5

850~1150

  銅基釬料釬焊不銹鋼、合金鋼、高溫合金等

284

(前蘇聯)

KF(脫水) 35

KBF4 42  B2O3 23

500~850

  銀基釬料釬焊銅及銅合金、合金鋼、不銹金剛和高溫合金等

FB101

硼酸30,氟硼酸鉀70

550~850

銀釬料釬劑

FB102

無水氟化鉀42,氟硼酸鉀25,

硼酐35

600~850

  應用最廣的銀釬料釬劑

FB103

氟硼酸鉀>95,碳酸鉀<5

550~750

  用于銀銅鋅鎘釬料

FB104

硼砂50,硼酸35 ,氟化鉀15

650~850

  銀基釬料爐中釬焊

硼砂和硼酸的混合物是應用很廣泛的釬劑,但它們的活性溫度很高,均在800℃以上,因此也只適合于800℃以上的釬焊,一般只能配合銅基釬料使用。去除氧化物的能力不強,不能去除Cr、Si、Al、Ti等的氧化物,故不能用于釬焊含這些元素的合金鋼、不銹鋼和高溫合金等。這類殘渣呈玻璃硬殼狀,不溶于水,雖腐蝕性不大,但清除困難。

(3)鋁用釬劑

鋁表面的氧化膜致密、穩定。釬焊鋁及鋁合金時必須專門的鋁用釬劑。鋁合金用釬劑按其使用溫度分為鋁用軟釬劑和鋁用硬釬劑兩類。鋁用軟釬劑又分為有機釬劑和反應釬劑,其成分、特點及用途見表5。鋁用硬釬劑的基本組成是堿金屬及堿土金屬的氯化物,其成分、特點及用途見表6。

表5  常用的鋁用軟釬劑成分、特點及用途

類 別

牌號

名稱

化學成分/%

熔點

/℃

釬焊溫度

/℃

特 點 及 用 途

有機軟釬劑

QJ204

FS212-

BAL

三乙醇胺82.5

氟硼酸胺5

氟硼酸鎘10

氟硼酸鋅2.5

180~275

  鋁用有機釬劑是以三乙醇胺作溶劑加入幾種氟硼酸鹽,可在180~270℃溫度下破壞Al2O3膜,殘渣對焊件有一定的腐蝕性,主要用于釬焊鋁及鋁合金,也可用于釬焊鋁青銅和鋁黃銅

FS212-

BAL

三乙醇胺83

氟硼酸10

氟硼酸鎘7

1060X

三乙醇胺62

乙醇 20

Zn(BF4)28

Sn(BF4) 5

NH4BF4 5

250

1160U

三乙醇胺37

松香 30

Zn(BF4)210

Sn(BF4) 8

NH4BF4 15

250

反應軟釬劑

FS311-

BAL

ZnCl2 90

NaF 2

NH4Cl 8

300~400

反應釬劑主要組成為Zn、Sn等重金屬氯化物。為提高活性,添加了少量鋰、鈉、鉀的鹵化物。一般都含NH4Cl或NH4Br以改善潤濕性及降低熔點

當溫度大于270℃時能有效地破壞Al2O3膜,其作用是重金屬氯鹽滲過氧化鋁膜裂縫并發生反應而破壞氧化鋁與鋁的結合。極易吸潮而失去活性,應密封保存。主要用于釬焊鋁及鋁合金,也可用于銅及銅合金、鋼件等

QJ203

鋁電纜釬焊用釬劑

ZnCl2 53~58

SnCl2 27~30

NH4Br 13~16

NaF 1.7~2.3

≈160

270~380

φ220A

(前蘇聯)

ZnCl2 90

NH4Cl 8

KF 1.2

LiF 0.6

NaF 0.2

320~450

φ134

KCl 35

LiCl 30

ZnF2 10

CdCl2 15

ZnCl2 10

390

表6  常用的鋁用硬釬劑成分、特點及用途

牌號

名稱

化學成分/%

熔點

/℃

釬焊

溫度℃

特 點 及 用 途

QJ201

鋁釬焊

釬劑

LiCl 24~35

KCl 47~51

ZnCl2 6~10

NaF 9~11

420

450~620

極易吸潮,能有效地去除Al2O3膜,促進釬料在鋁合金上漫流?;钚詷O強,適用于在450~620℃溫度范圍火焰釬焊鋁及鋁合金,也可用于某些爐中釬焊,是一種應用較廣的鋁釬劑,工件須預熱至550℃左右

QJ202

鋁釬劑

LiCl 40~44

KCl 26~30

ZnCl2 19~24

NaF 5~7

350

420~620

極易吸潮,活性強,能有效地去除Al2O3膜,可用于火焰釬焊鋁及鋁合金,工件須預熱至450℃左右

QJ206

高溫鋁

釬劑

LiCl 31~26

KCl 31~33

ZnCl 7~9

SrCl2 25

LiF 10

540

550~620

高溫鋁釬焊釬劑,極易吸潮,活性強,適用于火焰或爐中釬焊鋁及鋁合金,工件須預熱至550℃左右

QJ207

高溫鋁

釬劑

KCl 43.5~47.5

CaF2 1.5~2.5

NaCl 18~22

LiF 2.5~4.0

LiCl 25~29.5

ZnCl 1.5~2.5

550

560~620

  與Al-Si共晶類型釬料相配,可用于火焰或爐中釬焊純鋁、LF21及LD2等,能取得較好效果。極易吸潮,耐腐蝕性比QJ201好,黏度小,濕潤性強,能有效地破壞Al2O3膜,焊縫光滑

Y-1型

高溫鋁

釬劑

LiCl 18~20

KCl 45~50

NaCl 10~12

ZnCl 7~9

NaF 8~10

AlF3 3~5

PbCl3 1~1.5

580~590

  氟化物-氯化物型高溫鋁釬劑。去膜能力極強,保持活性時間長,適用于氧-乙炔火焰釬焊??身樌剽F焊工業純鋁、LF21、LF1、LD2、ZL12等,也可釬焊LY11、LF2等較難焊的鋁合金,若用煤氣火焰釬焊,效果更好

No.17

(YT17)

LiCl 41,KCl 51

KF·AlF3 8

500~560

  適用于浸沾釬焊

LiCl 34,KCl 44

NaCl 12,

KF·AlF3 10

550~620

QF

氟化物共晶釬劑

KF 42,AlF3 58

(共晶)

562

>570

  具有“無腐蝕”的特點,純共晶(KF-AlF3)釬劑可用于普通爐中釬焊,火焰釬焊純鋁或LF21防銹鋁

氟化物

釬劑

KF 39,AlF3 56

ZnF2 0.3

KCl 14.7

540

  是我國近年來新研制的釬焊鋁用釬劑,活性期為30s,耐腐蝕性好??蔀榉蹱?,也可調成糊狀,配合釬料400適用于手工、爐中釬焊

129A

LiCl-NaCl-KCl-

ZnCl2-CdCl2-LiF

550

  可用于LY12、LF2鋁合金火焰釬焊

171B

LiCl-NaCl-KCl-

TiCl-LiF

490

注:1、釬焊時,焊前應將工件釬焊部分洗刷干凈,工件還應預熱。

2、釬劑不宜沾得過多,一般薄薄一層即可,焊縫宜一次釬焊完。

3、釬焊后接頭必須用熱水反復沖洗或煮沸,并在50~80℃的質量分數為2%的酪酐(Cr2O3)溶液中保持15min,再用冷水沖洗,以免發生腐蝕。

 

(4)氣體釬劑

氣體釬劑是一種特殊類型的釬劑,按釬焊方法可分為爐中釬焊用氣體釬劑和火焰釬焊用氣體釬劑。這類釬劑最大的優點是釬焊后沒有釬劑殘渣,釬焊接頭不需清洗。但這類釬劑及其反應物大多有一定的毒性,使用時應采取相應的安全措施。常用氣體釬劑的種類和用途見表7。

表7  常用氣體釬劑的種類和用途

氣  體

適用方法

釬焊溫度/℃

適  用  材  料

三氟化硼

三氯化硼

三氯化磷

硼酸甲酯

爐中釬焊

爐中釬焊

爐中釬焊

火焰釬焊

1050~1150

300~1000

300~1000

≥900

  不銹鋼、耐熱合金

  銅及銅合金、鋁及鋁合金、碳鋼及不銹鋼

  銅及銅合金、鋁及鋁合金、碳鋼及不銹鋼

碳鋼、銅及銅合金

在爐中釬焊中可用作釬劑的氣體主要是氣態的無機鹵化物,包括氯化氫、氟化氫、三氟化硼、三氯化硼和三氯化磷等氣體。氯化氫和氟化氫對母材有強烈的腐蝕性,一般不單獨使用,只在惰性氣體保護釬焊中添加少量來提高去膜能力。

三氟化硼是最常用的爐中釬焊用氣體釬劑,特點是對母材的腐蝕作用小。去膜能力強,能保證釬料有較好的潤濕性,可用于釬焊不銹鋼和耐熱合金。但去膜后生成的產物熔點較高,只適合于高溫釬焊(1050~1150℃)。三氟化硼可以由放在釬焊容器中的氟硼酸鉀在800~900℃完全分解產生,并添加在惰性氣體中使用,其體積分數應控制在0.001%~0.1%的范圍內。

三氯化硼和三氯化磷氣體對氧化物有更強的活性,且反應生成的產物熔點較低或易揮發,可在包括高溫和中溫的較寬溫度范圍(300~1000℃)進行碳鋼及不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金的釬焊。該氣體釬劑也應添加到惰性氣體中使用,并使體積分數控制在0.001%~0.1%的范圍內。

火焰釬焊時,可采用硼有機化合物的蒸氣作為氣體釬劑,如硼酸甲酯蒸氣等。該蒸氣在燃氣中供給,并在火焰中與氧反應生成硼酐,從而起到釬劑作用,可在高于900℃的 的釬焊碳鋼、銅及銅合金等。

2.3  釬劑的型號與牌號

(1)釬劑型號

硬釬焊用釬劑型號由字母“FB”和根據釬劑的主要組分劃分的四種代號“1,2,3,4”及釬劑順序號表示;型號尾部分別用大寫字母S(粉末狀、粒狀)、P(膏狀)、L(液態)表示釬劑的形態。釬劑主要化學組分的分類見表8.8。

表8  釬劑主要化學組分的分類

釬劑主要組

分分類代號

釬劑主要組分

釬焊溫度/℃

釬劑主要組

分分類代號

釬劑主要組分

釬焊溫度/℃

1

2

硼酸+硼砂+氟化物≥90%

鹵化物≥80%

550~850

450~620

3

4

硼砂+硼酸≥90%硼酸三甲酯≥60%

800~1150

>450

 

 

 

 

 

 

 

釬劑型號舉例:

(2)釬劑牌號

釬劑牌號前加字母“QJ”表示釬焊熔劑;牌號第一位數字表示釬劑的用途,其中,1為銀焊料釬焊用,2為釬焊鋁及鋁合金用;牌號第二、第三位數字表示同一類型釬劑的不同牌號。

 

釬劑的品種很多,應根據釬焊溫度及釬焊工藝要求合理選用。常用釬焊熔劑的牌號及用途見表9。常用硬釬劑的牌號、成分及用途見表10。

表9  常用釬焊粉劑的牌號及用途

牌  號

名    稱

用        途

QJ101

QJ102

QJ103

QJ104

QJ201

QJ203

QJ207

銀釬焊熔劑

銀釬焊熔劑

特制銀釬焊熔劑

銀釬焊熔劑

鋁釬焊熔劑

鋁電纜釬焊熔劑

高溫鋁釬焊熔劑

  在550~850℃范圍釬焊各種銅及銅合金、鋼及不銹鋼等

  在600~850℃范圍釬焊各種銅及銅合金、鋼及不銹鋼等,活性極強

  在550~750℃范圍釬焊各種銅及銅合金、鋼及不銹鋼等

  在650~850℃范圍釬焊各種銅及銅合金、鋼及不銹鋼等

  在450~620℃范圍釬焊鋁及鋁合金,活性極強

  在270~380℃范圍釬焊鋁及鋁合金、銅及銅合金、鋼等

  在560~620℃范圍釬焊鋁及鋁合金

表10  常用釬焊熔劑的牌號及用途

牌 號

成  分  / %

釬焊溫度

/℃

用    途

YJ1

YJ2

硼砂100

硼砂25,硼酸75

800~1150

850~1150

  銅基釬料釬焊碳鋼、銅、鑄鐵、硬質合金等

YJ6

  硼砂15,硼酸80,氟化鈣5

850~1150

  銅基釬料釬焊不銹鋼和高溫合金

YJ7

  硼砂50,硼酸35,氟化鉀15

650~850

  用銀基釬料釬焊鋼、銅合金、不銹鋼和高溫合金

YJ8

  硼砂50,硼酸10,氟化鉀40

>800

  用銅基釬料釬焊硬質合金

YJ11

  硼砂95,過錳酸鉀5

>800

銅鋅釬料釬焊鑄鐵

QJ-101

QJ-102

  硼酐30,氟硼酸鉀70

氟化鉀42,硼酐35,氟硼酸鉀23

550~850

650~850

銀基釬料釬焊銅合金、鋼、不銹鋼和高溫合金

QJ-103

  氟硼酸鉀>95

550~750

銀銅鋅鎘釬料釬焊

粉301

200

硼砂30,硼酸70,硼酐66±2,脫水硼砂19±2,氟化鈣15±1

850~1150

  同YJ1和YJ2

201

 硼酐77±2,脫水硼砂12±1,氟化鈣10±0.5

850~1150

銅基釬料或鎳基釬料釬焊不銹鋼和高溫合金

劑105

  氯化鎘29~31,氯化鋰24~26,氯化鉀24~26,氯化鋅13~16,氯化銨4.5~5.5

450~600

釬焊銅和銅合金

鑄鐵釬劑

  硼酸40~45,碳酸鋰11~18,碳酸鈉24~27,氟化鈉+氯化鈉10~20

  (NaF:NaCl=27:73)

650~750

  活性溫度低,適于銀基釬料和低熔點銅基釬料釬焊和修補鑄鐵

3  釬料的分類及特點

釬料是釬焊時的填充材料,釬焊件依靠熔化的釬料連接起來,釬料自身的性能及其與母材間的相互作用在很大程度上決定了釬焊接頭的性能,因此釬焊接頭的質量主要取決于釬料。

3.1  對釬料的基本要求

a、具有適當 的熔點,釬料的熔點至少應比母材的熔點低幾十攝氏度。二者熔點過分接近使釬焊過程不易控制,甚至導致母材晶粒過燒或局部熔化。

b、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。為保證釬料良好潤濕和填縫,在釬料流入接頭間隙之前就應處于完全熔化狀態。應將釬料的液相線看作釬焊時可采用的最低溫度,接頭的整個截面必須加熱到液相線溫度或更高的溫度。

c、能與母材發生溶解、反應擴散等相互作用,并形成牢固的冶金結合。釬料與母材界面適當的相互作用可以使釬料發生合金化反應,提高釬焊接頭的力學性能。

d、應具有穩定和均勻的成分,在釬焊過程中應盡量避免出現偏析現象和易揮發元素的燒損。

e、得到的釬焊接頭應能滿足使用要求,如力學性能和物理化學性能等方面的要求。還應考慮釬料的經濟性,在滿足工藝性能和使用性能的前提下,盡量少用或不用稀有金屬和貴金屬,降低生產成本。

3.2  釬料的分類

釬料通常按其熔化溫度范圍分類,熔化溫度低于450℃的稱為軟釬料,高于450℃的稱為硬釬料,高于950℃的稱為高溫釬料。有時根據熔化溫度和釬焊接頭的強度不同,將釬料分為易熔釬料(軟釬料)和難熔釬料(硬釬料)。

根據組成釬料的主要元素,軟釬料分為鉍基、姻基、錫基、鉛基、鎘基、鋅基等;硬釬料分為鋁基、銀基、銅基、錳基、金基、鎳基等;各類釬料的熔化溫度范圍見表11。

表11  各類釬料的熔化溫度范圍

軟  釬  料

硬  釬  料

軟  釬  料

硬  釬  料

組  成

熔點范圍/℃

組  成

熔點范圍/℃

組  成

熔點范圍/℃

組  成

熔點范圍/℃

Zn-Al釬料

Cd-Zn釬料

Pb-Ag釬料

Sn-Zn釬料

380~500

260~350

300~500

190~380

鎳基釬料

鈀釬料

金基釬料

銅釬料

780~1200

800~1230

900~1020

1080~1130

Sn-Ag釬料

Sn-Pb釬料

Bi基釬料

In基釬料

210~250

180~280

40~180

30~140

黃銅釬料

銅磷釬料

銀釬料

鋁基釬料

820~1050

700~900

600~970

460~630

 

3.3  釬料的型號與牌號

(1)釬料的型號

根據GB/T 6208—95《釬焊型號表示方法》標準規定,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量分數(%)順序排列,當幾種元素具有相同的質量分數時,按其原子序數順序排列。

軟釬料每個元素符號后都要標出其公稱質量分數;硬釬料僅第一個化學元素符號后標出公稱質量分數。公稱質量分數取整數誤差±1%,若其元素公稱質量分數僅規定最低值時應將其取整數。公稱質量小于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。

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“-”。

軟釬料型號舉例:

S-Sn63Pb37E,表示一種含錫63%、含鉛37%的電子工業用軟釬料。

硬釬料型號舉例:

 

(2)釬料的牌號

在GB/T 6208—95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,其后第一位數字代表不同合金類型(見表12;第二、第三位數字代表該類釬料合金的不同編號。

表12  焊料牌號條一位數字的含義

牌   號

合金類型

牌   號

合金類型

HL1××(料1××)

HL2××(料2××)

HL3××(料3××)

HL4××(料4××)

CuZn合金

CuP 合金

Ag基合金

Al基合金

HL5××(料5××)

HL6××(料6××)

HL7××(料7××)

 

Zn基、Cd基合金

SnPb合金

Ni基合金

近幾年頒布和實施的有關釬料的國家標準中,釬料型號表示方法未完全按GB/T 6208統一起來,例如,GB 4906—85《電子器件用金、銀及其合金釬焊料》中用“DHLAgCu28”牌號表示,D表示電子器件用;GB 8012—87《鑄造錫鉛焊料》中用“ZHLSnPb60”牌號表示,Z代表鑄造;GB 3131—88《錫鉛焊料》中用“HLSn60Pb”牌號表示。由于我國釬料型號、牌號的表示方法目前在國家標準中尚不統一,后面表中的釬料型號、牌號隨著來源不同,表示方法也不同。

3.4  常用釬料的成分及熔化溫度

(1)銀基釬料

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GB 10046《銀基釬料》標準規定,銀基釬料的分類、型號及熔化溫度見表13。

表13  銀基釬料的分類、型號及熔化溫度

分   類

釬料型號

熔化參考溫度/℃

固相線溫度

液相線溫度

釬焊溫度

銀銅

Bag72Cu

779

779

770~900

銀基

Bag94Al

780

825

825~925

銀銅鋰

Bag72CuLi

766

766

766~871

Bag72CuNiLi

780

800

800~850

銀銅鋅

Bag10CuZn

815

850

850~950

Bag25CuZn

700

800

800~890

Bag45CuZn

665

745

745~845

Bag50CuZn

690

775

775~870

銀銅錫

Bag60CuSn

600

720

720~840

銀銅鋅鎘

Bag35CuZnCd

605

700

700~845

Bag45CuZnCd

620

620~760

Bag50CuZnCd

625

635

635~760

Bag40CuZnCdNi

595

605

605~705

Bag50CuZnCdNi

630

690

690~815

銀銅鋅錫

Bag34CuZnSn

730

730~820

Bag56CuZnSn

620

650

650~760

Bag40CuZnSnNi

634

640

640~740

Bag50CuZnSnNi

650

670

670~770

銀銅鋅錳

Bag20CuZnMn

740

690

790~845

Bag49CuZnMnNi

625

705

705~850

銀基釬料的化學成分應符合表14的規定。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,在常規分析中如發現有其他雜質時須作進一步分析,雜質元素的總量不得超過0.15%。

表14  銀基釬料的化學成分/%

型號

Ag

Cu

Zn

Cd

Ni

Sn

Li

Al

Mn

Bag72Cu

Bag94Al

Bag72CuLi

Bag72CuNiLi

Bag10CuZn

Bag25CuZn

Bag45CuZn

Bag50CuZn

Bag60CuSn

Bag35CuZnCd

Bag45CuZnCd

Bag50CuZnCd

Bag40CuZnCdNi

Bag50CuZnCdNi

Bag34CuZnSn

Bag56CuZnSn

Bag40CuZnSnNi

Bag50CuZnSnNi

Bag20CuZnMn

Bag49CuZnMnNi

71.0~73.0

余量

71.0~73.0

71.0~73.0

9.1~11.0

24.0~26.0

44.0~46.0

49.0~51.0

59.0~61.0

34.0~36.0

44.0~46.0

49.0~51.0

39.0~41.0




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