中南大学材料学院焊接教材讲解.ppt

第三节 金属表面氧化膜去除机制及钎剂作用 金属表面覆盖氧化膜，须去除，以利于湿润 可采用气体介质、机械方法等去除 主要采用钎剂去膜 一、钎剂去膜机制（尚待深入研究） 1、硼砂为主的钎剂 （溶解去膜机制） 硼砂在741°C下熔化，并分解成硼酐和偏硼酸钠： Na2B4O7→B2O3+2NaBO2 。 硼砂、硼酸和硼酸酐都具有去除金属表面氧化膜的能力，如在钎焊铜合金时，会有如下反应： CuO+B2O3=Cu(BO2)2 反应产物会溶于过量的熔融的硼酐中。因此，其去膜机制是典型的溶解去膜机制。 焊接人 免费下载 其它金属氧化物，如黄铜表面的氧化锌ZnO、铁合金表面的Fe2O3等也会以类似的方式生成Zn(BO2)2和Fe2O3· 3B2O3并溶于过量的B2O3中而去除。 2、氯化物为主的钎剂 （铝钎焊时去除铝表面氧化膜） （1）熔融钎剂对铝进行电化学腐蚀使氧化膜脱落 （2）使氧化膜机械脱落 3、全氟化物钎剂去铝表面氧化膜 溶解去除 焊接人 免费下载 4、不用钎剂的去膜 （1）钎料中中挥发组元加热时与表面氧化膜反应，将其还原破坏 （2）钎料通过表面氧化膜的破隙渗入膜下，再由它与母材的互溶与湿润及钎剂的流动来推开氧化膜 （3）真空下氧化膜挥发去除 注：不同钎料及钎焊对象，去膜机制不同，尚待深入研究 通常不是一种单纯机制，而是一个综合过程 焊接人 免费下载 二、钎剂的作用 使用钎剂后，在母材和熔融钎料表面覆盖一层熔融钎剂，界面张力组成发生变化 ?LF ?LS ?SF ? cos?=(?SF- ?LS)/ ?LF 1、去除氧化膜，使?SF增加 2、使液态钎料界面?LF下降 提高湿润性 3、液态钎料覆盖在焊区表面，可防止空气进一步氧化 焊接人 免费下载 第四节 液态钎料与固体母材的相互作用 两种作用形式 （1）母材向液态钎料中的溶解 （1）钎料向母材中的扩散 一、固态母材向液态钎料中的溶解 三种情况 １、固（母材B）－液（钎料F）相互溶解度极小 　　　此时钎缝由纯钎料（F）组成 ２、B在液态F中溶解度很大 　　（１）钎焊加热时间短，亚共晶钎缝 　　（２）钎焊加热时间长，过共晶钎缝 F B TB e LB 焊接人 免费下载 3、F与B作用生成化合物 　　B与熔融F界面反应生成一层化合物，阻碍相互作用 　　同时化合物性脆，导电导热率低，对钎焊接头不利 二、钎料组分向母材扩散 １、钎料组分扩散入母材的组分浓度在溶解度范围内－－固溶体－－有利于强度 ２、扩散区可能产生相变，导致组织产生相应变化 ３、钎料或其组分向母材晶间渗入 　　晶界扩散速率大，在晶界上形成钎料与母材的共晶体，其熔点低于钎焊温度，在晶界上形成液体层－－晶间渗入 　　使接头强度、塑性下降。 　　钎料组分在母材中溶解度越大，产生晶间渗入的可能性越小。 焊接人 免费下载 第五节　　钎缝的金相组织 钎焊接头组成：扩散区、界面区、中心区 扩散区：钎料组分向母材扩散形成 中心区：母材向钎料溶解、冷却而形成 界面区：母材溶解、钎料组分的扩散及结晶偏析形成 一、固溶体钎缝组织 （１）F与B基体相同，且是单相合金－－交互结晶 （２） F与B基体相同，F是单相固溶体合金或纯金属，但钎料是双相或多相，其中一相与母材同基－－局部交互结晶 （３）F与B能形成固溶体，钎焊后界面可能形成固溶体－－对接头性能有利 焊接人 免费下载 二、共晶体钎缝组织 １、F本身含大量共晶体组织　　 Ag-Cu、Al-Si等 ２、B与F发生接触反应生成共晶体－－接触反应钎焊 　　纯Ag接触反应钎焊Cu 三、金属间化合物钎缝组织 　　钎料某组元可能与母材生成金属间化合物－－钎缝中可能出现金属间化合物 （１）A向B中溶解,界面浓度到达C 点时，冷凝时先在界面析出金属间 化合物?。 ? B A C 焊接人 免费下载 （２）钎料为合金系时，是否形成化合物不但与状态图有关，还取决于组分浓度及木材亲和力 　　　如一组分能与母材形成化合物，但亲和力小于钎料基体与母材亲和力，即使浓度高也不形成化合物 　　　一组分能与母材形成化合物，且与母材亲和力远大于钎料基体与母材亲和力，即使浓度低也容易形成化合物 焊接人 免费下载 第六节 钎料、钎剂及其选用 一、钎料及其选用 钎料的基本要求（一般要求） 1、合适熔点，其液相线温度低于母材固相线40-50℃ 2、在钎料温度下具有良好湿润作用，充分填隙 3、与母材的物理化学作用应保证形成牢固结合 4、成分稳定，烧损尽量少 5、满足钎焊接头物理化学及力学性能 焊接人 免费下载 二、钎剂及其选用 1、作用： （1）去氧化膜 （2）表面活性作用，既改善湿润能力 （3）保护母材及钎料在加热过程中不