[科普中国]-软钎焊

简介

钎焊在工业上被定义为采用比母材溶化温度低的钎料，操作温度采用低于母材固相而高于钎料液相线的一种焊接技术。钎焊时钎料熔化为液态，而母材保持为固态，液态钎料在母材的间隙中或表面上润湿、毛细流动、填充、铺展、与母材相互作用（溶解、扩散或产生金属间化合物）、冷却凝固形成牢固的接头，从而将母材连接在一起。由于历史原因，钎焊一直被分为硬钎焊和软钎焊。

美国焊接学会规定钎料液相线温度高于45℃所进行的钎焊为硬钎焊，低于450℃所进行的钎焊为软钎焊 ，而我国常将350 ℃作为分界线。软钎焊主要依靠钎料对母材的润湿来形成接头 。软钎焊是低温结合工艺，与硬钎焊相比它具有以下特点：

(1)软钎焊可用烙铁、喷灯等普通热源进行钎焊，操作容易；

(2)加热温度低，母材金属的组织性能变化不大，可以使铜铝构件以任何方式焊接，其可能发生的膨胀、强度变化和变形都较小；

(3)钎焊生产率高，一次性能焊接几十至几千个焊缝，易于实现自动化生产；

(4)由于使用的钎料熔化温度低，钎焊时焊剂不易被烧焦且适合的焊剂化合物可选择的范围广。

软钎焊分类1、浸沾软钎焊

浸沾软钎焊（DS）是一种利用熔融软钎料的金属浴进行加热的软钎焊方法。软钎料可利用任何热源来保持熔融状态。软钎料浸沾设备通常是自动化的，而且通过编程来控制预清理、钎剂加入、预热和浸沾过程。

2、炉中软钎焊

炉中软钎焊（FS）是一种将待焊工件放在炉内进行加热的软钎焊方法。炉中软钎焊时，必须将焊件装配好并固定在适当位置。必须将软钎料预先装入到接缝中。可利用任何合适的燃料或能源加热炉膛。

3、感应软钎焊

感应软钎焊（IS）是一种利用工件中感应电流产生的电阻热进行加热的软钎焊方法，它与感应钎焊类似。

4、红外软钎焊

红外软钎焊（IFS）是一种利用红外线辐射热量进行加热的软钎焊方法，它与红外钎焊类似。

5、烙铁软钎焊

烙铁软钎焊（INS）是一种利用烙铁进行加热的软钎焊方法。烙铁有一个被称为加热头的部件，用于加热并将热量传递给软钎料，该加热头是用铜制成的。可用不同的方法加热烙铁的加热头，例如，电焊铁利用内部的电阻线圈加热；还有火焰加热和炉内加热等。工业中还使用软钎焊焊枪，这种焊枪采用电阻热，其加热头是一个高电阻元件。软钎焊焊枪广泛用于电子部件组装。烙铁软钎焊一般采用手工操作方式。

6、电阻软钎焊

电阻软钎焊（RS）使用电流流过焊件时产生的电阻热进行焊接。这种方法与电阻钎焊稍有不同，通常需要利用手持工具进行焊接，需要将低电压的大电流引入到焊件上。电气设备制造业常用这种方法。下图示出了利用电阻软钎焊将耳状接头连接到焊接电缆上的一个应用实例。软钎料通常利用手工方式加入。这种方法还用于钎焊工业铜质管件。

7、火焰软钎焊

火焰软钎焊（TS）与火焰钎焊类似，不同的是所用的钎焊温度较低，而且利用空气而非氧气作助燃气体。使用一个小型丙烷气瓶，将一个焊炬头安装到该气瓶上后，气瓶变成手柄。软钎料用手工操作方式加入。火焰软钎焊广泛用于管子安装行业，用来将管子和铜管件钎焊起来。

8、波峰软钎焊

波峰钎焊是一种自动化软钎焊方法，主要用来在印刷电路板上安装电子元件。通过使电路板焊接面滑过熔融钎料波峰进行焊接。首先将电子元件引线插入电路板小孑L并固定到印刷电路板背面的印刷线路上。然后，印刷电路板放置在盛放熔融软钎料的槽上，并使印刷电路板与软钎料的波峰接触，从而将它和电子元件的引线钎接起来。这是一种全自动方法，而且可得到高质量的焊缝。这种方法广泛用于电子业中。1

软钎焊机理软钎焊连接涉及三个密切相关的因素：润湿，合金化和毛细作用。润湿是液态钎料和钎剂在固态母材上的铺展或连接过程。对于软钎焊，这是非常明确的。当熔融的软钎料在母材的表面上留下一个连续的永久钎料膜层时，就可以说钎料润湿了母材表面。当软钎料中的原子和母材之间的引力超过软钎料的原子之间的吸引力时，润湿就会发生。润湿本质上是一个化学反应。润湿过程中，软钎料的一种或多种元素与被焊母材反应并形成化合物。

软钎料与母材形成合金的能力影响到它润湿表面的能力。加热可用来促进润湿。母材的清洁程度影响母材与钎料形成合金的能力。母材表面必须没有氧化物，这可通过表面清理并使用钎剂来实现。为了保证在界面发生合金化，在软钎料和母材之间一定要紧密接触。润湿温度与软钎料合金的液相线温度可能不一致。

液态软钎料的流动性应保证钎料能通过毛细作用进入狭窄的空间。通过试验可确定这种流动性。软钎料的流动性是影响软钎料在母材表面上铺展性的重要因素。软钎料的流动性或铺展性可通过试验确定。

软钎焊的实际焊接过程包括两个步骤：用软钎料润湿母材表面和使软钎料填充到连接表面之间的间隙中。这两个步骤通常是一起进行的，这取决于钎焊条件和钎料加入方式。然而，对难于软钎焊的金属，必须在接头装配之前用软钎料润湿母材的表面，该过程称为镀锡或预涂覆。

软钎焊接头的强度依赖于接头设计和工件之间的间隙。成功的接头设计应使接头不受拉伸作用。常见的钎焊接头是搭接接头，为了达到要求的强度，必须保证足够的搭接面积。被连接工件之间的间隙一定要保持在允许的限值内。接头的最大强度比软钎料的强度要高得多。对于大部分实际应用来说，推荐间隙值为0.003~0.005in。如果工件间的问隙过大，接头强度将下降到钎料合金的强度水平。接头形式与钎焊所用的接头形式相同。2

软钎剂钎剂帮助去除氧化物，但是在钎焊完成后钎剂必须能够去除。钎剂必须在显著低于钎料熔点的温度下就具有很好的流动性。其密度应低于软钎料的密度，以便使软钎料能在接缝中取代它。它应该能促进软钎料对工件表面的润湿。较强的钎剂有酸性钎剂或无机型钎剂。有机的钎剂(如精制松香)是最柔和的钎剂，通常称为白色松香或非活化松香。松香含有松香酸，非常柔和，具有较大的液态温度范围，对于熔点最高的软钎料也能保持良好的效果，是一种常用焊剂。钎剂还应涂覆到母材上，保护母材不被氧化。

丝状软钎料的芯部通常装有钎剂。芯部钎剂的含量通常为0.5%~3%，最常用的含量是2.2%。常用的为松香芯软钎料和酸性芯软钎料。松香芯软钎料用于电气产品的钎焊；酸性芯软钎料用于金属薄板的钎焊。1