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汽车用铝制热交换器钎焊工艺作者：奚盼盼 人气：395 日期：2010-8-4 9:48:13汽车用铝制热交换器钎焊工艺The brazing process of the heat exchanger made of aluminumused in automobile 安徽江淮汽车有限公司 李敦运摘要本文结合汽车用铝制热交换器产品钎焊工艺现况，重点介绍目前越来越被广泛使用于铝制热交换器NOCLOCK钎剂钎焊材料、工艺过程及相关发展方向。关键词NOCLOCK；钎剂；钎焊1 汽车用铝制热交换器用材料发展趋势及焊接性分析由于汽车工业的快速发展以及人们对汽车的安全性、舒适性及环保等方面不断提出新的要求，汽车热交换器范围进一步扩大，从原来单一的发动机水箱扩展到现在的汽车空调两器（蒸发器和冷凝器）、机油冷却器和中冷器等。产品材料原来主要以铜为主，后来发展成铜管铝片（称为管片式结构），现在除了大型客车及部分中型客车空调换热器用铜管铝片外，绝大部分汽车热交换器都全铝制化了。其主要原因是由于铝制热交换器重量轻、价格便宜，但与铜制热交换器相比，铝制热交换器最大的缺点是焊接困难，主要原因有以下三个方面：1.1 铝在空气中很容易氧化成一层很紧密坚硬的ALO氧化膜，在焊接过程中加热时，这层氧化膜形成得很快，空气不易透入内层，使以后的氧化过程变得非常缓慢。氧化膜层很难与其它金属结合，必须采用抗蚀性很强的钎焊材料，并在保护气体包围或真空状态下进行焊接，因而需要特殊的焊接设备。1.2 铝熔化时从固态变为液态过程很快，成为可塑性阶段的时间很短，铝在加热时熔点很低，而抗蚀性很强的钎焊材料熔点又比较高，因而铝件与钎焊剂之间熔点界线很小，温度稍高就会将铝件熔化。1.3 铝的比热容（0.92/g）是铜的（0.39/g）2.3倍，因而在焊接时需要较多的热量，加热设备的功率需要很大。2 目前汽车用铝制热交换器主要结构形式及焊接方法2.1 结构形式2.1.1 管带式结钩，主要用于汽车空调的蒸发器及冷凝器；2.1.2 层叠式结构，主要用于汽车空调的蒸发器和汽车的油冷器及中冷器；2.1.3 平流式结构，主要用于汽车空调的冷凝器及汽车散热器。不同结构形式热交换器如图1所示。2.2 焊接方法2.2.1 火焰钎焊法火焰钎焊法是历史最长、设备最简单的人工钎焊方法，目前仍广泛应用于批量不是非常大的接头、小弯头、分液管等处的连接及用于补焊。2.2.2 浸沾钎焊法浸沾钎焊法是将组装好的换热器芯子浸入熔化的钎剂中加热焊接而成，设备比较简单。目前国内有不少小型空调器厂采用该方法生产管带式冷凝器。以上两种方法的钎剂都是氯化物，焊接前后工件都需认真清洗，防止焊剂残留物对工件的腐蚀。但清洗排放水中含氯化物（焊剂），对环境有污染作用。2.2.3 超声波钎焊法超声波钎焊法只适用于将小弯头与直管端相连，即用胀管等方法将管连接成半成品后，将小弯头插入半成品管口，并将其放入钎焊材料为锌铝合金的熔融槽中，浸渍弯管连接处，在槽中用超声波除去表面氧化膜，并进行钎焊。由于钎焊中不使用熔剂，因此焊接部分内外表面要清洗干净。2.2.4 反应钎焊法反应钎焊法是将管、片（散热带）装配好后，喷涂焊剂，放入反应炉中加热而焊接一体。焊接过程中，焊剂中的锌被析出，涂覆在工件表面,有镀锌效果，主要用于冷凝器。反应钎焊法工艺流程见图2。反应钎焊法主要有下列特点：以Zn-Al为钎剂，属于软钎焊。钎焊温度低，对工件影响小，特别适宜于薄翅片的连接，而且费用较低。由于表面均匀并覆有一层锌，所以耐腐蚀性能好。可对不同金属管材与铝翅片进行焊接。反应过程中会产生大量烟雾，对人体和环境有害。2.2.5 惰性气体保护焊接法（VAW法）惰性气体保护焊接法（VAW法）是在保护性气体（一般用氮气）下进行，不需要钎剂，所以不存在残留钎剂腐蚀问题，但钎焊前需要化学清洗。对氮气纯度要求严格，与真空钎焊一样对组装精度要求高，对各种工艺因素敏感，从而增加了生产技术的复杂性。2.2.6 真空炉中焊接法铝钎焊时一般采用熔剂来除去铝表面的氧化膜，防止再次氧化，而在真空钎焊法中，则是在高真空度的环境中进行钎焊，能防止铝的再次氧化，不需要熔剂，属于无钎剂钎焊，是管带类（如蛇行管带式、平流式、层叠式）热换器（蒸发器、冷凝器、油冷器）的主要焊接方法之一。真空钎焊法有下列特点：由于在高真空条件下焊接，不会发生再次氧化问题，因而焊接部位不必进行清洗，也不需要熔剂，不会留下熔剂残渣，连接部位耐腐蚀性能好。可以进行复杂形状零件的焊接。可同时进行几个连接部位的焊接。连接部位的机械强度高。需要高达104106kPa的高真空度钎焊气氛；炉温均热性要求高，需达到3的精确性，设备费用高；对零件的组装精度要求高，钎焊间隙应小于0.1mm。2.2.7 NOCOLOK钎剂钎焊法NOCOLOK钎剂钎焊法是一种无腐蚀钎剂钎焊工艺，需在氮气保护气中进行。焊接前不需要化学清洗，焊接后不需要处理，工艺过程简单。焊接质量好，没有对工件的腐蚀问题，可以实现连续钎焊，是很有前途的一种钎剂钎焊方法，目前被大量采用。3 NOCOLOK钎剂钎焊材料及工艺过程介绍NOCOLOK是加拿大铝业有限公司（ALcan）注册的商标，在20世纪70年代末，一种适合于大批量生产钎焊部件的氟铝酸钾钎剂被研制出来，它具有无腐蚀性、不吸潮的特点。它可成功地清除铝表面的氧化膜，在熔融和固态均不与铝材发生反应，其钎焊后残留物不溶于水，这种以NOCOLOK作为商标而推广的钎焊方法， 称作NOCOLOK钎剂钎焊工艺。3.1 NOCOLOK钎剂钎焊用铝材根据美国铝业协会标准，铝合金按表1所示的标准进行分类。NOCOLOK钎剂钎焊用铝材一般由两部分组成，芯材合金和钎焊层合金，如图3所示。其中3003或3005为常用的芯材合金，AA4343或AA4045钎焊层合金，NOCOLOK钎剂钎焊用铝材可以有以三种状态，其中每面钎焊层合金（也称复合层）为总厚度的6%10%，芯材合金和钎焊层合金相关参数见表2、表3。3.2 NOCOLOK钎剂成分及性能NOCOLOK钎剂是在液相中以AL（OH）、HF和K（OH）为原料，通过精湛的工艺和严格的品质控制程序（ALcan标准）生产出来的，产品是一种白色粉末。其总分子式为K1-3ALF4-6，其中可能存在一个结晶水。其熔点的范围在565572之间，低于铝硅钎焊金属熔点的577 。钎剂在室温下或钎焊温度下不与铝发生反应而仅在熔融状态（至少部分熔融）下才具有反应活性。钎剂一旦熔融就会溶解铝表面的顽固氧化物，钎剂浸润部件的焊接面，使填充金属利用毛细管作用自由地流入结合面，冷却后钎剂在部件表面形成一层附着力很强的粘膜。钎剂在钎焊后残留物不溶于水，该残留物不需去除。3.3 NOCOLOK钎剂钎焊机理及连续炉中钎焊主要过程3.3.1 NOCOLOK钎剂钎焊机理NOCOLOK钎剂钎焊是通过对钎剂的成分连续控制，使其能达到一个接近点（565）的熔点，钎剂的熔点范围约为565572，一旦液态钎剂熔融，熔解部件表面便产生氧化膜。随后钎焊层合金（也称复合层）熔融（577）， 熔融的钎焊层金属利用毛细管作用自由地流入到接头，当部件冷却后，熔融的钎焊层金属凝结并形成金相接头。如图4所示，下面将分别介绍。 脱脂、清洗、除油，目的是除去铝材部件表面油污及杂质，使铝材部件表面具有浸润性。目前主要方法有水熔液清洗、化学清洗和加热清洗。 添加钎剂，其主要目的是去除铝表面的氧化膜、促进钎料顺畅流动、在钎焊过程中防止表面再度氧化。根据钎剂颗粒分布范围可分两种添加方法：湿喷、干喷。钎焊只需少量的钎剂5g/m，以上两种方法都能满足要求。喷撒钎剂后，部件需进入干燥炉干燥，温度通常在200左右，应小心防止热交换器过热，因过热（即250）可能会导致铝表面形成高温氧化物，这些氧化物很难被NOCOLOK钎剂去除,干燥过程主要是去除钎剂中所含的水分。目前，NOCOLOK钎剂钎焊可以在三种钎焊炉中进行钎焊：静态氮气气流连续遂道炉（CAB）、氮气强迫对流炉（COB）和氮气分批炉。下面主要介绍静态氮气气流连续遂道炉（CAB）钎焊过程。 加热阶段：部件经过干燥炉进入钎焊炉，加热温度从110上升到565； 钎剂熔融：除去铝材表面氧化物阶段，温度范围在565570之间； 钎焊段：钎焊材料熔融，焊接面成焊缝，温度范围在577605之间； 冷却段：焊缝固化，钎剂固化并留在部件表面。4 结束语以上只是对汽车用制热交换器产品钎焊工艺现况及NOCOLOK钎剂钎焊工艺过程做简单的介绍，随着汽车工业的发展，汽车用制热交换器产品结构将不断改进，对钎焊材料和设备及工艺不断提出新要求，会促使铝材钎焊设备及工艺不断进步。参考文献1王宜义.汽车空调. 西安交_通大学出版社.2苏威公司钎焊手册.3SAPA公司2006年技术交流会资料.4陈孟湘. 汽车空调原理、结构安装、维修. 上海交通大学出版社, 1997.5王运明.实用汽车空调技术. 广东科技出版社. 信息来源： 文章作者：李敦版权所有：江苏爵捷机械有限公司电话：+86-517-86869222 传真：+86-517-86869221Copyright Incorporated.All rights reserved.技术支持：创联科技ICP号：苏ICP备10064226铝塑水箱氮气保护钎焊工艺作者：蔡东俊 人气：3212 日期：2010-5-25 0:11:29 铝塑水箱氮气保护钎焊工艺1工艺步骤 喷淋-空气吹落-干燥区-加热区、焊接-冷却2连续式气体保护钎焊炉内焊接 （1） 喷淋 工件摆放在传送带上，传送带以一定的速度匀速传动，工件进入喷淋钎剂区时，门架上8个喷头以一定的角度向下喷混合好的钎剂水混合液。液体钎剂在毛细作用下渗入钎焊缝隙。 （2）空气吹落 工件随网带运动进入该区。由于工件上的多余钎剂仅靠重力脱落有限。在该区用风机向工件上吹风，以使多余的钎剂吹落掉。（3）干燥区 该区的作用是清除钎剂中的水分及工件表面吸附的空气水分，防止工件携带空气水分有害气体直接进入钎焊炉高温区，导致金属表面氧化。同时，工件及夹具因受热不均发生变形。干燥区温度一般250。（4）加热区：加热区各段温度及作用如下： 工件自干燥区进入加热区后，工作温度由110升至约565，此时工件进入加热阶段。工件继续传送至温度为565570的区域，钎剂熔融，除去A1表面氧化物。当工件进入577605区域时，钎料熔融，焊接面形成焊缝，此后进入加热区的非加热段缓冷。加热区的最高温度一般设计为750。（5）冷却区 工件自加热区出来后，进入冷却区。工件在此区冷却，焊缝固化，钎剂也固化并留在部件表面。冷却区分为水冷壁冷却、气冷及空冷。水冷壁冷却区长度为34m，调节水流量，可调节工件降温温度梯度。气冷段一般和钎焊加热炉分离，鼓风机吹入压缩空气，冷却工件，气冷后接空冷，出炉温度一般小于1503钎焊工艺几点说明： （1） 工件喷洒钎剂前，要通过超声波清洗，去除残余的油污。 （2）在干燥区，干燥温度不可过高。一般在200以下。如超过250，铝表面会形成高温氧化物，这些氧化物很难被钎剂去除。 （3）氮气在炉内最关键的钎焊段流入而流向炉的入口和出口处。以此防止炉外杂质气体的侵入。当部件进入关键的钎焊段时，炉内保护气氛已形成。其露点50而O2浓度5010-6这些是获得最佳钎焊效果所必须的条件。 （4）在300560范围内，微量的KALF4蒸发与所存在的湿气反应生成微量的HF。因此必须严格控制氮气露点-50，不仅是提供钎焊气氛，而且是尽量减少HF的生成。 （5）冷却后，钎剂残渣留于部件表面，形成厚度为12m的粘膜。钎剂残留层不吸湿，无腐蚀性，不溶于水性溶剂。残余物是加在防腐的保护层，残余物薄层在热交换过程中不会出现碎裂。4建议钎剂调配使用浓度： 5%-10% （汽车铝水箱散热器芯体喷淋）u 3%-8% （汽车铝中冷器芯体喷淋）u 15%-25%（汽车铝钎焊空调两器）u 15%-30% (汽车铝水箱、中冷器钎焊刷主片时的浓度)备注：在干燥后，按照钎焊工艺及复合材料复合层的需求每平米比表面积钎剂的附着量约为3-5g。 铝钎焊工装夹具设计引 言 钎焊能够获得精密光亮的接头，而且接头具备优良的机械性能和抗腐蚀性能，与其它钎焊方法相比，在零件氧化和零件变形的控制方面具有明显的优势，这些特点对于风冷散热器，水冷冷板和有特殊要求的箱体、盒体都非常适合，直接可以获得高精度的零件，质量也易于控制，现在铝钎焊在电子产品冷却系统中的应用已十分广泛。真空钎焊的主要工序包括：零件加加工、钎焊前处理、零件装配和固定、钎焊、钎焊后处理及质量检验等，每道工序均会影响最终的钎焊质量，下面主要讨论铝钎焊夹具设计和选择时必须考虑的因素。1 钎焊夹具及其一般设计原则 钎焊时钎焊零件应装配定位，以确保零件之问的相互位置和钎焊要求的接头问隙。钎焊夹具要涉及到钎焊零件的固定、装配、进炉、钎焊、出炉整个过程夹具是否合理和实用直接影响到钎焊质量。普通夹具设计的原则和要求同样适用于钎焊夹具的设计，如夹具系统要具有一定的精度；夹具系统要具有一定的刚度以克服加工过程中的变形；夹具系统要具有结构紧凑、形状简单、装卸方便的特点 除了要考虑以上的原则，钎焊夹具还有它自身的特点，一般来说钎焊夹具设计还要考虑如下因素：(1)夹具材料要可以经受钎焊温度，而不丧失强度，不变形和放出气体，不易与组焊件产生合金反应；(2)重视夹具和零件的温度膨胀和收缩，在钎焊温度下，要保证钎焊零件具有合适的接头间隙；(3)夹具要保证钎焊区的热传导，引起的热量转移对零件的稳定加热降温产生干扰最小，并且不妨碍钎料的流动。2 铝钎焊夹具设计21 夹具材料的选择夹具材料选用，最根本就是要保证：在钎焊温度下，夹具材料的刚性要大于钎焊零件材料，这样在钎焊过程中，焊件的变形始终受夹具的限制，焊件及其配合尺寸可以依靠夹具装配得到保证。真空铝钎焊工作温度在600 左右，钎焊时间36小时，一般情况选择1Crl8Ni9Ti可以满足使用要求，1Crl8Ni9Ti属奥氏体不锈钢，抗氧化性达到700以上，重要的是在钎焊温度时还有足够的热强性，刚性远大于铝合金，组织稳定，长期旋用不会脆化，故而，钎焊夹具基本框架及主要工作部件采用1Crl8Ni9Ti是非常合适的；对于一些配合尺寸及精度要求高的零件，夹具设计必须要涉及螺纹副以及定位孔轴配合，材料选择不合适，组织接近，热稳定性差，钎焊温度下夹具零件之间会有“咬死”现象，而选用铸铁与lCrl8Ni9 Fi配合交替使用就可以较好地解决这个问题。22 要考虑热变形的影响 钎焊夹具及零件在钎焊温度下产生热变形对钎焊过程的影响应该着重予以考虑。由于夹具和钎焊零件的材料不同，热膨胀系数不同，在加热的情况下，会产生膨胀量差，钎焊零件会产生变形，夹具的目的就是让钎焊件随夹具的变形而变形，一般来说，主要对钎焊件平面度、垂直度、焊缝间隙有要求其它要求不十分严格的零件，采用强制变形夹具可以满足使用要求；但是对于某些外形尺寸、配合尺寸精度要求比较高的零件，采用强制变形夹具就不能满足使用要求了，必须考虑在强制变形夹具的基础上，设计部分弹性元件组成柔性夹具系统，弹性元件一般采用高温弹簧或弹性夹头，经过膨胀量差的计算，控制弹性元件的变形范围，这样既可以对钎焊件保持必要的压力，又解决了膨胀量差的问题。如图1所示，零件为箱式钎焊件，上下导轨板与前后支撑框组成一个可拔插插件的箱体，上下盖板与上下导轨板之间放置波纹板起到散热作用。总体而言此零件有一个显著地要求，尺寸精度及装配精度要求高，成型后不经过加工，上下导轨板之间插槽定位精度不超过015mm，上下间距尺寸精度不超过02 mm，插件需拔插自如。在实际生产中经过对夹具及焊件材料热膨胀量精确地分析计算，设计弹性不锈钢垫和钢性C形夹配合使用，消除了热膨胀差对钎焊的影响。如图1夹具系统所示，箱体周边上下依靠小的刚性C形夹(图件6)及垫板夹紧，箱体上下四个角在整个高度上用C形夹及弹性元件整体夹紧(图件9、10)。按照两种材料热膨胀系数计算产生的膨胀量差。计算公式为：L=L T =L T( a2一 a1)其中： 是热膨胀产生变化的膨胀量差；L是夹持距离；T是钎焊温度减去室温，这里取570580；a2是夹持件平均热膨胀系数，； a1是被夹持件平均热膨胀系数，。箱体总高为410 mm，四周小夹头夹持距离为35 40 mm。经过计算，箱体总高度方向夹持后受热产生间隙量为一2.38 mm，四周小夹头夹持后受热产生间隙量为一0.19 mm(间隙量为负值说明加热膨胀后被夹持物长度大于夹头夹持间距)。在小C形夹头夹持位置受热后间隙为019 mm，分析认为：此处包括两个钎焊面，由于钎焊料填充接头间隙。每一个钎焊面存在010 mm的塌陷，两项相抵，采用刚性夹头是可行的；而箱体整体高度上受热后间隙为238 mm，减去四个钎焊面塌陷，还存在的间隙为2 mm左右，如果间隙调整太大，受热后夹持物不能有效夹紧，钎焊需要间隙无法保证，易于产生焊接不充分或焊缝明显不均匀的现象；如果间隙调整太小，受热后夹头形变量不能满足焊件的形变要求，箱体会因夹持物限制而变形，即四角支撑柱由于热膨胀空间不足而产生弯曲或扭曲变形，造成零件报废。通过自制不锈钢弹簧垫(图中件10)(弹簧垫的变形量控制在2 mm)的配合使用较好地解决了这个问题，钎焊件焊接充分，包括上下四角部分焊缝均匀一致，符合设计要求。23 夹具要充分考虑到钎焊件加散热均匀性的要求钎焊时零件的加热和冷却速度也是重要的工艺参数，铝的钎焊，采用辐射加热，就是为了保证在钎焊过程中加热散热是一个均匀的过程，钎焊炉的均温性特别主要,这样焊件的变形可以减少到最低，易于保证焊件的尺寸精度。如图2所示为铝钎焊热循环温度曲线 如果加热过快，会使焊件内温度不均匀而产生内应力，加热过慢又会造成例如母材晶粒长大，钎料低沸点组元蒸发以及金属氧化钎剂分解等有害过程的急剧发展,焊件的冷却速度对于接头质量也有直接的影响，过慢的冷却可能引起母材晶粒长大，加快冷却速度有利于细化钎缝组织提高接头强度，但冷却过快可能使焊件因形成过大的热应力而产生裂纹，或钎缝过速凝固使气体不及逸出而产生气孔。在焊件的温度控制方面以上述曲线为基准，在钎焊中都可以取得很好的效果，曲线中加热速率主要由焊件的材料形状及结构尺寸来决定，也与使用钎料的形式及钎料的结晶温度范围有直接关系。但是如果钎焊夹具忽略了散热性要求，限制了零件的热交换，钎焊件焊缝质量就难以保证。如图3所示钎焊零件是一个由上下导轨板及左右侧板通过钎焊连接而成的盒体，此零件不仅要求成型后插件拔插方便，而且对于盒体有气密性要求，这样在对钎焊精度有很高要求的同时，也提高了两侧焊缝的焊接标准，在实际钎焊过程中，经检验发现焊件存在气密检验不合格现象，这就是说焊缝的质量不达标准。经过分析，确认是钎焊夹具设计不合理，夹具限制了钎焊区的热传导进而影响了焊缝质量，在夹具设计时没有考虑散热性的因素，焊件处于前后定位板及配重平板的包围之中，影响到盒体内外的热交换，钎焊件的加热及散热过程受到夹具影响，在此过程中，盒体内外的温差可能引起热膨胀、冷收缩时变形不一致，而钎焊的作用过程是一个快速的过程，当钎焊件达到钎焊温度时，钎料的润湿和接头的形成大约只需要几秒钟的时间，钎焊件内外温度不一致，极易造成焊缝有气孔、夹渣，甚至是焊缝开裂，焊件报废。为了解决这一问题，在夹具(见图3)的前后定位板和盒体之间设计增加了垫柱(图示9)，定位板增加了散热孔，配重平板上设计了散热型腔及散热孔(图示10)，此措施解决了钎焊件加热及散热的均匀性问题，提高了焊缝质量，达到了零件气密性的要求。3 小 结 钎焊炉中钎焊夹具设计要考虑的因素比较复杂，在保证以上要求的条件下，还要考虑到重力影响，焊件加热后，接头因膨胀松弛，钎料会自然出现向下流动的趋势，所以必须注意夹具及焊件的夹持及放置形式；夹具结构要尽可能简单，钎焊是一个封闭进行的过程，具体过程不可见，夹具越简单，不可预见的问题越少，这样夹具可靠性高，可操作性强。总之，钎焊夹具设计应重点保证以下几个方面：保证钎焊件接头间隙，对于铝及铝合金的组装件，接头内有005010 mm的间隙，此时钎料流动性最好；重视夹具与组焊件在钎焊温度时的膨胀和收缩，考虑膨胀系数的区别，保证零件相互协调；夹具对零件钎焊过程的影响最小，保证不影响钎焊区的热传导，不妨碍钎料的流动。 钎焊知识大全作者：蔡东俊 人气：2610 日期：2010-5-24 3:52:59钎焊知识大全 钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件(母材)与钎料加热到高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而实现连接焊件的方法。钎焊接头形成包括三个基本过程： 1) 液态钎料要润湿焊件金属，并能在焊件表面铺展； 2) 通过毛细作用致密地填满接头间隙； 3) 钎料能同焊件金属之间发生作用，从而实现良好的冶金结合。钎焊机理 漫流 漫流也叫扩展或铺展，它是一种物理现象，服从一般的力学规律，没有金属化学的变化。通常低表面能的材料在高表面能的材料上漫流。正如前面所述，漫流过程就是整个系统的表面自由能减小的过程。一个系统两个元件自由能相同时，不会产生漫流。在电子锡焊装联中，我们所讨论的一般都是液相体在固体表面上的漫流，漫流与液体的表面能，固体的表面性质等有关。这是一种液体没固体表面的流动即流体力学问题，同时也有毛细作用。漫流是浸润的先决条件。 浸润（Wetting） 软钎焊的第一个条件，就是已熔化的焊料在要连接的固体金属的表面上充分漫流以后，使之熔合一体，这样的过程叫作“浸润”（或润湿）。 粗看起来，金属表面是很光滑的。但是，若用显微镜放大看，就能看到无数凹凸不平，晶粒界面和划痕等，熔化的焊料没着这种凹凸与伤痕，就产生毛细作用，引起漫流浸润。 产生浸润的条件:为了使已熔焊料浸润固体金属表面，必须具备一定的条件。条件之一就是焊料与固体金属面必须是“清洁”的，由于清净，焊料与母材的原子间距离就能够很小，能够相互吸引，也就是使之接近到原子间力能发生作用的程度。斥力大于引力，这个原子就会被推到远离这个原子的位置，不可能产生浸润。当固体金属或熔化的金属表面附有氧化物或污垢时，这些东西就会变成障碍，这样就不会产生润湿作用，金属表面必须清洁，这是一个充分条件。 表面张力 表面张力是液体表面分子的凝聚力，它使表面分子被吸向液体内部，并呈收缩状（表面积最小的形状）。液体内部的每个分子都处在其它分子的包围之中，被平均的引力所吸引，呈平衡状态。但是，液体表面的分子则不然，其上面是一个异质层，该层的分子密度小，平均承受垂直于液面、方向指向液体内部的引力。其结果，出现了在液体表面形成一层薄膜的现象，表面面积收缩到最小，呈球状。这是因为体积相同、表面积最小的形状是球体。这种自行收缩的力是表面自由能，这种现象叫做表面张力现象，这种能量叫做表面张力或表面能。这个表面能是对焊料的润湿起重要作用的一个因素。 毛细管现象 将熔化的清洁的焊料放在清洁的固体金属表面上时，焊料就会在固体金属表面上扩散，直到把固体金属润湿。这种现象是这样产生的：焊料借助于毛细管现象产生的毛细管力，沿着固体金属表面上微小的凸凹面和结晶的间隙向四方扩散。 液态金属不同于固体金属，其点阵排列不规则，以原子或分子的形态做布朗运动。因此，处在这种状态下的金属具有粘性和流动性，而没有强度。在这种情况下，金属在熔点附近的体积变化为34%左右。 关于毛细现象，有多种图表进行解释，初中物理课本的水银和水在细玻璃管壁的平衡形态，就是一个很好的解说。毛细原理是液态金属和固体金属间润湿的基础，有一个著名的托马斯杨公式表示，大致是液态金属原子之间的作用力，液态金属和固体金属原子之间的作用力，液态金属原子和环境（空气、助焊剂等）原子作用力之间，三者的合力与液体球面切线的夹角，指向液态金属扩展的方向，则具有润湿的倾向，夹角越大，则润湿能力越强。 扩散（Diffusion） 前面对软钎焊中的重要条件浸润问题作了叙述，与这种浸润现象同时产生的，还有焊料对固体金属的扩散现象。由于这种扩散，在固体金属和焊料的边界层，往往形成金属化合物层（合金层）。 通常，由于金属原子在晶格点阵中呈热振动状态，所以在温度升高时，它会从一个晶格点阵自由地移动到其它晶格点阵，这人现象称为扩散现象。此时的移动速度和扩散量取决于温度和时间。例如，把金放在清洁的铅面上，在常温加压状态下放几天，就会结合成一体，这类的结合也是依靠扩散而形成的。 一般的晶内扩散，扩散的金属原子即使很少，也会成为固溶体而进入基体金属中。不能形成固溶体时，可认为只扩散到晶界处。因在常温加工时，靠近晶界处晶格紊乱，从而极易扩散。 固体之间的扩散，一般可认为是在相邻的晶格点阵上交换位置的扩散。除此之外，也可用复杂的空穴学说来解释。当把固体金属投入到熔化金属中搅拌混合时，有时可形成两个液相。一般说来，固体金属和熔化金属之间就要产生扩散。下面，就介绍这些金属间发生的扩散。 扩散的分类:扩散的程度因焊料的成分和母材金属的种类及不同的加热温度而异，它可分成从简单扩散到复杂扩散几类。大体上说，扩散可分为两类，即自扩散（Self-diffusion）和异种原子间的扩散化学扩散（Chemical diffusion）。所谓自扩散，是指同种金属原子间的原子移动；而化学扩散是指异种原子间的扩散。如从扩散的现象上看，扩散可分为三类：晶内扩散（Bulk diffusion）、晶界扩散（Grain-boundary diffusion）和表面扩散（Surface diffusion）。通过扩散而形成的中间层，会使结合部分的物理特性和化学特性发生变化，尤其是机械特性和耐腐蚀性等变化更大。分类 按钎焊过程中加热方式和保护条件不同，钎焊可分为：盐浴钎焊、火焰钎焊、电阻钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、烙铁钎焊和波峰钎焊等。按钎料熔点不同，钎焊方法又可分为硬钎焊和软钎焊两种 1硬钎焊 硬钎焊的钎料熔点在450以上，常用的是铜基钎料和银基钎料。硬钎焊接头强度较高（大于200MPa），主要用于接头受力较大、工作温度较高的焊件，如各种零件的连接、刀具的焊接等。 2软钎焊 软钎焊的钎料熔点在450以下，常用的是锡基钎料。软钎焊接头强度较低（小于70MPa），主要用于接头受力不大、工作强度较低的焊件，如电子元件和线路的连接等。特点 钎焊和熔焊相比，加热温度低，接头的金属组织和性能变化小，焊接变形小，焊件尺寸容易保证，接头光洁，气密性好；生产率高、易于实现机械化和自动化；可以焊接异种金属，甚至连接金属与非金属；还可以焊接某些形状复杂的接头。但是，钎焊接头强度较低，耐热能力较差，焊前准备工作要求较高。目前，钎焊主要用于焊接电子元件、精密仪表机械等钎料 钎料：即钎焊时用做填充金属的材料。对钎料的基本要求： 低于工件金属的熔点； 有足够的浸润性（钎料流入间隙的性能）； 有与工件金属适当的溶解和扩散能力； 焊接接头应具有一定的机械性能和物理、化学性能。 分类 根据熔点不同，钎料分为软钎料和硬钎料 软钎料：即熔点低于450的钎料，有锡铅基、铅基（T150，一般用于钎焊铜及铜合金，耐热性好，但耐蚀性较差）、镉基（是软钎料中耐热性最好的一种，T=250）等合金。软钎料主要用于焊接受力不大和工作温度较低的工件，如各种电器导线的连接及仪器、仪表元件的钎焊（主要用于电子线路的焊接）.常用的软钎料有：锡铅钎料（应用最广、具有良好的工艺性和导电性，T100）、镉银钎料、铅银钎料和锌银钎料等。 软钎焊：指使用软钎料进行的钎焊。钎焊接头强度低（小于70Mpa）。 硬钎料：即熔点高于450的钎料，有铝基、铜基、银基、镍基等合金。 硬钎料主要用于焊接受力较大、工作温度较高的工件，如：自行车架、硬质合金刀具、钻探钻头等（主要用于机械零、部件的焊接）.常用的硬钎料有：铜基钎料、银基钎料（应用最广的一类硬钎料，具有良好的力学性能、导电导热性、耐蚀性。广泛用于钎焊低碳钢、结构钢、不锈钢、铜以及铜合金等）、铝基钎料（主要用于钎焊铝及铝合金）和镍基钎料（主要用于航空航天部门）等。 钎料的编号 国标：B（表钎料代号（Braze）+化学元素符号（表钎料的基本组元）+数字（表基本组元的质量分数（%）+元素符合（表钎料的其它组元，按含量多少排序，不标含量（最多不超过6个）-其它特性标记（表钎料的某些特性，如“V”表示真空级钎料，“R”表示即可作钎料，又可作气焊丝的铜锌含量）。 如：B（钎料代号）Ag72Cu（银基钎料WAg=72%，并含有铜元素）-V（真空级钎料） 部标： （1）冶金部部标： “H1（表示钎料）+元素符号（表钎料基础组元）+元素符号（表钎料主要组元）+数字（表除基础组元外的主要组元的含量）-数字（表钎料中除基本、主要组元之外的其它组元的含量）” 如H1SnPb10棗表示锡铅钎料 Wpb=10% H1AlCu26-4棗表铝基三元合金钎料Wcu=26%，其它合金元素为4% （2）机械部部标 “HL（表钎料）+数字（表示钎料的化学组成类型1表示铜锌合金；2表示铜磷合金；3表银合金；4表铝合金；5表锌合金；6表锡铅合金；7表镍基合金）+数字+数字（表示同一类型钎料中的不同牌号）” 如HL605表第5号锡铅钎料。（3）国军标：GJB（收费资料）钎焊焊剂 钎剂,即钎焊时使用的熔剂。钎剂的作用为： （1）清除母材和钎料表面的氧化物及其它杂质 （2）以液态薄膜的形式覆盖在工件金属和钎料的表面上，隔离空气起保护作用保护钎料及焊件不被氧化。 （3）改善液态钎料对工件金属的浸润性，增大钎料的填充能力。 钎剂通常分为软钎剂、硬钎剂和铝、镁、钛用钎剂三大类。 （1）软钎剂 按其成分可分为无机软钎剂（具有很高的化学活性，去除氧化物的能力很强。能显著地促进液态钎料对母材的润湿。组分为无机酸和无机盐。一般的黑色金属和有色金属，包括不锈钢、耐热钢和镍铬合金等都可使用，但它残渣有腐蚀性，焊后必须清除干净）和有机软钎剂两类。 按其残渣对钎焊接头的腐蚀作用可分为腐蚀性、弱腐蚀性和无腐蚀性三类，其中无机软钎剂均系腐蚀性钎剂；有机软钎剂属于后两类。常用的软钎剂有磷酸水溶液（只限于300以下使用，是钎焊含Cr不锈钢或锰青铜的适宜钎剂）、氯化锌水溶液和松香（只能用于300以下钎焊表面氧化不严重的金、银、铜等金属）等。 （2）硬钎剂： 常用的硬钎剂有硼砂、硼酸（活性温度高，均在800以上，只能配合铜基钎料使用，去氧化物能力差，不能去除Cr、Si、Al、Ti等的氧化物）、KBF4（氟硼酸钾，熔点低，去氧化能力强，是熔点低于750银基钎料的适宜钎剂）等。焊接材料与焊接工艺标准作者：蔡东俊 人气：3134 日期：2010-5-24 4:00:18焊接材料与焊接工艺标准G983GB/T983-1995 不锈钢焊条 G984GB/T984-2001 堆焊焊条 G3131GB/T3131-2001 锡铅焊料 G3323GB/T 3323-2005 金属熔化焊焊接接头射线照相 G3429GB/T3429-2002 焊接用钢盘条 G3669GB/T3669-2001 铝及铝合金焊条 G3670GB/T3670-1995 铜及铜合金焊条 G5117GB/T5117-1995 碳钢焊条 G5118GB/T5118-1995 低合金钢焊条 G5185GB/T 5185-2005 焊接及相关工艺方法代号 G5293GB/T5293-1999 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 G6417.1GB/T 6417.1-2005 金属熔化焊接头缺欠分类及说明 G6417.2GB/T 6417.2-2005 金属压力焊接头缺欠分类及说明 G8012GB/T8012-2000 铸造锡铅焊料 G8110GB/T8110-1995 气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝 G9448GB/T9448-1999 焊接与切割安全 G9491GB/T9491-2002 锡焊用液态焊剂 G10045GB/T10045-2001 碳钢药芯焊丝 G10046GB/T10046-2000 银钎料 G12467GB/T12467.14-1998 焊接质量要求金属材料的熔化焊 G12470GB/T12470-2003 低合金埋弧焊用焊剂 G14693GB/T14693-1993 焊缝无损检测符号 G15169GB/T15169-2003 钢熔化焊手焊工资格考试方法 G15620GB/T15620-1995 镍及镍合金焊丝 G15747GB/T15747-1995 正面角焊缝接头拉伸试验方法 G15830GB/T15830-1995 钢制管道对接环焊缝超声波探伤方法和检验 G16672GB/T16672-1996 焊缝-工作位置-倾角和转角的定义 G17493GB/T17493-1998 低合金钢药芯焊丝 G17853GB/T17853-1999 不锈钢药芯焊丝 G17854GB/T17854-1999 埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂 G18290.2GB/T18290.2-2000 无焊连接：无焊压连连接一般要求 G18290.3GB/T18290.3-2000 无焊连接：可接触无焊绝缘位移连接一般要求 G18290.4GB/T18290.4-2000 无焊连接：不可接触无焊绝缘位移连接一般要求 G18290.5GB/T18290.5-2000 无焊连接：无焊压入式连接一般要求 G18591GB/T18591-2001 焊接预热温度、道间温度及预热维持温度的测量指南 G18762GB/T18762-2002 贵金属及其合金钎料 G19418GB/T19418-2003 钢的弧焊接头缺陷质量分级指南 G19419GB/T19419-2003 焊接管理任务与职责 G19804GB/T 19804-2005 焊接结构的一般尺寸公差和形位公差 G19805GB/T 19805-2005 焊接操作工 技能评定 G19866GB/T 19866-2005 焊接工艺规程及评定的一般原则G19867.1GB/T 19867.1-2005 电弧焊焊接工艺规程 G19868.1GB/T 19868.1-2005 基于试验焊接材料的工艺评定 G19868.2GB/T 19868.2-2005 基于焊接经验的工艺评定 G19868.3GB/T 19868.3-2005 基于标准焊接规程的工艺评定 G19868.4GB/T 19868.4-2005 基于预生产焊接试验的工艺评定 G19869.1GB/T 19869.1-2005 钢、镍及镍合金的焊接工艺评定试验 G19897.1GB/T 19897.1-2005 自动抄表系统低层通信协议：直接本地数据交换 G19897.3GB/T 19897.3-2005 自动抄表系统低层通信协议：异步数据交换的物理层服务进程 GJ294AGJB294A-2005 铝及铝合金熔焊技术条件 GJ607AGJB607A-1998 金属材料及其焊件的爆炸试验规程 GJ724AGJB/Z724A-1998 不锈钢电阻点焊和焊缝质量检验 GJ1138GJB1138-1999 铝及铝合金焊丝规范 GJ1718AGJB1718A-2005 电子束焊接 GJ3021GJB 3021-1997 航空用结构钢焊丝规范 GJ3785GJB3785-1999 航空用不锈钢焊丝规范 GJ5162GJB5162-2003 镍-金基合金高温钎料规范 WJ2613WJ 2613-2003 兵器铝合金焊接技术要求 QJ2844QJ2844-1996 铝及铝合金硬钎焊技术条件 QJ2864QJ2864-1997 铝及铝合金熔焊工艺规范 QJ2868QJ2868-1997 二氧化碳气体保护半自动焊工艺规范 QJ2845QJ 2845-1996 铝及铝合金硬钎焊工艺 QJ3040QJ3040-1998 焊缝建档规定 QJ3071QJ3071-1998 等离子弧焊技术条件 QJ3072QJ3072-1998 铝合金铸件补焊工艺规范 QJ3090QJ3090-1999 焊接材料复验规定 QJ3115QJ3115-1999 导管熔焊接头角焊缝X射线照相检验方法 QJ3116QJ3116-1999 金属熔焊内部缺陷X射线照相参考底片 H238HB/Z238-1993 高温合金电阻点焊和缝焊工艺 H309HB/Z309-1997 高温合金及不锈钢真空钎焊 H315HB/Z315-1998 高温合金、不锈钢真空电子束焊接工艺 H328HB/Z328-1998 镁合金铸件补焊工艺及检验 H345HB/Z345-2002 铝合金铸件补焊工艺及检验 H346HB/Z346-2002 熔模铸造钢铸件补焊工艺及检验 H348HB/Z348-2001 钛及钛合金铸件补焊工艺及检验 H459HB 459-2004 航空用结构钢焊条规范 H5134HB/Z 5134-2000 结构钢和不锈钢熔焊工艺 H5135HB 5135-2000 结构钢和不锈钢熔焊接头质量检验 H5299HB5299-1996 航空工业手工熔焊焊工技术考核 H5363HB5363-1995 焊接工艺质量控制 H6771HB 6771-1993 银基钎料 H6772HB 6772-1993 镍基钎料 H7052HB 7052-1994 铝基钎料 H7053HB 7053-1994 铜基钎料 H7575HB7575-1997 高温合金及不锈钢真空钎焊质量检验 H7608HB7608-1998 高温合金、不锈钢真空电子束焊接质量检验 J3168JB/T3168.13-1999 喷焊合金粉末 J3223JB/T3223-1996 焊接材料质量管理规程 J4291JB/T4291-1999 焊接接头裂纹张开位移（）试验方法 J6963JB/T6963-1993 钢制熔化焊工艺评定 J6964JB/T6964-1993 特细碳钢焊条 J6966JB/T6966-1993 钎缝外观质量评定方法 J6967JB/T6967-1993 电渣焊通用技术条件 J6975JB/T6975-1993 自熔合金喷焊技术条件 J7520JB/T7520.16-1994 磷铜钎料化学分析方法 J7524JB/T7524-1994 建筑钢结构焊缝超声波探伤 J7716JB/T7716-1995 焊接接头四点弯曲疲劳试验方法 J7717JB/T7717-1995 焊接接头试验方法 J7853JB/T7853-1995 铬镍奥氏体不锈钢焊缝金属中铁素体数的测量 J7948JB/T7948.112-1999 熔炼焊剂化学分析方法 J7949JB/T7949-1999 钢结构焊缝外形尺寸 J8423JB/T8423-1996 电焊条焊接工艺性能评定方法 J84