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焊接方法与设备Ⅱ 江苏科技大学材料学院 祁凯 1 第二章 钎料合金 §2-1 对钎料的基本要求和分类 基本要求 合适的熔点 温度控制；组织控制；缺陷 良好的润湿性 与母材良好的冶金相互作用 稳定性、均匀的成分 元素挥发、成分偏析 接头性能 强度、导电性、导热性、抗腐蚀性等 成本 对钎料的基本要求和分类 钎料的分类 按熔点 小于450℃：软钎料； 大于450°C：硬钎料； 大于800°C：高温钎料 按合金成分 锡基；铝基；银基钎料；铜基钎料；镍基钎料等 §2-2 锡基钎料 锡基钎料合金系列 锡铅钎料： 曾经是应用最为广泛的钎料合金 Ag：降低熔点，提高高温强度 Sb：提高高温强度 无铅钎料 95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu，熔点217℃ 96.5Sn/3.5Ag，熔点221℃ 99.3Sn/0.7Cu，227℃ 问题 熔点 冷脆性 Sn-Pb钎料合金 Sn-Ag，Sn-Cu合金 Sn-Ag-Cu合金 Sn-Bi、Sn-Zn合金 §2-1 铝基钎料 用途 仅用于钎焊铝及铝合金 组成 铝及可和铝形成共晶的金属 铝硅共晶、铝硅铜共晶 Al-Si合金平衡相图 共晶成分：12.2%Si熔点：577℃ 缺点：熔点接近于铝合金的熔点 常用的铝基钎料 §2-4 银基钎料 用途广泛的硬钎料 低碳钢、结构钢、不锈钢、高温合金、铜及铜合金、可伐合金、难熔金属、陶瓷等 导电、导热性能良好；耐介质腐蚀 问题 价格高，低银钎料的研制 如何降低熔点 如何避免脆性相 银基钎料系列 Ag-Cu-Zn钎料合金 Ag-Cu共晶点780℃ 加入Zn降低熔点，到720℃ 会产生脆性β、γ、δ和ε相 γ、δ和ε相塑性极差 Zn含量控制在35%以下 Ag-Cu-Zn-Sn钎料合金 进一步降低熔点 加入量0.5~5%，熔点660℃ 过多产生脆性 加入微量Ni，提高强度和耐热性 Ag-Cu-Zn三元合金相图 §2-5 铜基钎料 Cu-Zn钎料 通过Zn含量降低熔点 Cu62/Zn38(黄铜) 熔点902℃ α固熔体组织 良好的强度和塑性 加入Si抑制Zn的挥发 加入Sn提高铺展性 Cu-P钎料 含约7%的磷 自钎剂钎料 Cu-Zn钎料中加入Si对Zn挥发的抑制作用 Si氧化后与钎剂中的硼酸盐形成低熔点的硅酸盐，浮在液态钎料表面，阻止Zn的挥发。 §2-6 高温钎料 铜基高温钎料 BCuNiSiB 27~30%Ni：提高高温强度，但熔点也增加 1.5~2.%Si、0.2%B：降低熔点，改善润湿性 工作温度可以达到600℃ 可以达到与1Cr18Ni9Ti等强度 钎料强度与工作温度的关系 §2-7 钎料的选用原则 经济性：根据结构的重要性，选择成本最低的钎料合金 接头性能：工作温度；强度；可靠性 密封性：电真空器件；真空室 导电性：锡基钎料、银基钎料 工艺性：焊接温度对母材的影响 与钎焊方法的匹配 * 焊接方法与设备Ⅱ－钎焊 祁凯 江苏科技大学 材料科学与工程学院 * 合金成分，wt% (E,σbf, τ)/9.8MPa 硬度，HB γ/sm-1 ρ/g·cm-3 Zn 10±1 ~ ~ ~ HL403 BAl86SiCu BAl67CuSi BAl88Si 牌号 Si 245~294 516～560 4±0.7 10±1 余量 铝硅铜锌 245~294 521～585 3.3~4.7 9.3~10.7 余量 铝硅铜2号 脆性大 525～535 27~29 5.5~6.5 余量 铝硅铜1号 147～156.9 577~582 ~ 12±1 余量 铝硅钎料 Cu Al σbf/ MPa tm/℃ 成分ω×100% 名称 共晶钎料具有最好的流动性，但也容易出现钎料流失。 相组成 液相面 σbf，9.8MPa 工作温度，℃ 试验温度，℃ σbf，9.8MPa * 焊接方法与设备Ⅱ－钎焊 祁凯 江苏科技大学 材料科学与工程学院