1.2　钎料的种类及使用

1-71　什么是钎料？有何作用？

钎料是钎焊过程中添加在接头的结合处，并在低于母材金属熔点的温度下熔化，填充接头间隙的金属或合金。

钎料的作用是在被连接母材不熔化的情况下，通过钎料自身的熔化、润湿、铺展、填缝和扩散过程，使钎焊接头形成冶金结合，从而满足钎焊接头综合性能的设计要求。

1-72　什么是钎焊材料？

钎焊材料是钎焊过程中在低于母材熔点的温度下熔化并填充钎焊接头的钎料，及起到去除或破坏母材被钎焊部位氧化膜作用的钎剂总称。钎焊材料质量的好坏，性能的优劣，以及合理选择和应用钎焊材料，对钎焊接头的质量起着举足轻重的作用。

1-73　钎料有哪些基本要求？

钎焊接头的质量在很大程度上取决于钎料的综合性能。为了满足钎焊的工艺要求，获得优质钎缝，钎料应满足以下基本要求。

①适当（低于母材）的熔点。

②具有良好的润湿性能及填缝性能。

③能与母材发生充分作用并形成牢固的结合。

④具有稳定和均匀的化学成分。

⑤能满足使用要求。

1-74　钎料如何分类？

钎料一般按以下三种方法分类：按钎料的熔点分类，通常将熔点在450℃以下的钎料称为软钎料，而高于450℃的称为硬钎料，高于950℃的称为高温钎料；按钎料的化学成分分类，软钎料分为Sn基、Bi基、Pb基等，硬钎料可分为Al基、Ag基、Cu基、Mn基和Au基等；按钎焊工艺性能分类，分为自钎性钎料、真空钎料、复合钎料等。

1-75　钎料的型号中各符号代表什么意义？

钎料型号通常由两部分组成：第一部分用一个大写英文字母表示钎料的类型，如S（英文silider的第一个大写字母）表示软钎料，B（英文braze的第一个大写字母）表示硬钎料；第二部分由主要合金组分的化学元素符号组成，第一个化学元素符号表示钎料的基本组分，其他化学元素符号按其质量分数顺序排列，当几种元素具有相同质量分数时，按其原子序数顺序排列。

1-76　钎焊时，通常情况下钎料需具备哪些要求？

钎料一般应满足以下几项要求：合适的熔化温度范围，通常情况下它的熔化温度范围要比母材低；在钎焊温度下具有良好的润湿性能和铺展性能，能充分地填充钎缝间隙；与母材的物理、化学作用应能保证它们之间形成牢固的结合；成分稳定，尽量减少钎焊温度下元素的烧损或挥发，少含或不含稀有金属或贵重金属；能满足钎焊接头的物理、化学及力学性能等要求。

1-77　锡钎钎料有哪几种？其特点和应用范围如何？

钎料S-Sn60Pb39Sb1（HL600）是含锡60％的共晶型锡铅钎料，其熔点低，流动性好，用于钎焊工作温度较低及要求钎缝光洁的零件，如无线电零件、电气开关零件、计算机零件、易熔金属制品以及热处理件的钎焊。

钎料S-Sn18Pb80Sb2（HL601）是锡的质量分数为18％的锡铅钎料，其含锡量很低，熔点高，结晶晶格大。因此当用烙铁进行钎焊时比较困难，力学性能也比较差。主要用于钎焊铜及铜合金和镀锌铁皮等强度要求不高的零件。

钎料S-Sn30Pb68Sb2（HL602）锡的质量分数为30％，是应用较广的锡铅钎料。其铺展性能及力学性能都较好。常用于钎焊铜、黄铜、铁、镀锌铁皮、白铁皮等，如散热器、仪表、无线电元件、电缆护套及电机的扎线等产品。

钎料S-Sn40Pb58Sb2（HL603）锡的质量分数为40％，是应用最广的锡铅钎料。其熔点低，铺展性好，可得到较光洁的表面，并且力学性能也较好。常用于钎焊铜及铜合金、钢、锌制零件，如钎焊散热器、无线电及电气开关设备、工业仪表、镀锌铁皮及白铁皮等。

钎料S-Sn90Pb10（HL604）是锡的质量分数为90％的高锡型钎料，具有较好的抗蚀性。由于其含铅量低，故多用于钎焊食品器皿及医疗器材。此钎料可以钎焊大多数钢材及其他金属。

钎料S-Sn50Pb50（HL6113）为锡的质量分数为50％的锡铅钎料，其性能与S-Sn40Pb58Sb2接近，但熔点要低一些。该钎料适用于钎焊铜、黄铜、镀锌或镀锡铁皮，以及散热器、计算机零件等。

1-78　什么是软钎料，它包括哪些钎料？

按钎料的熔点分类，通常将熔点在450℃以下的钎料称为软钎料，而高于450℃的称为硬钎料，高于950℃的称为高温钎料。

软钎料中主要的金属元素是锡，其次是铅、铋、锌、铟、锑、镉、银、铜等。这些金属的不同组配构成了种类繁多、性能各异的软钎料，包括Sn基钎料、Bi基钎料、Pb基钎料、Zn基钎料、Cd（镉）基钎料等，其中应用最为广泛的是Sn-Pb钎料。国产锡铅钎料的型号、成分及主要性能见表1-4。

1-79　什么是硬钎料，它包括哪些钎料？

按钎料的熔点分类，通常将熔点高于450℃的钎料称为硬钎料。硬钎料包括Al基钎料、Ag基钎料、Cu基钎料、Mn基钎料、Au基钎料、Ni基钎料等。

1-80　选择钎料时，有哪些原则？

钎料的选用应从使用要求、钎料与母材的相互匹配以及经济角度等方面进行全面的考虑。从使用要求出发，对钎焊接头强度和工作温度要求不高的，可用软钎料；要求高温、高强度和抗氧化性好的接头，宜用镍基钎料。

选择钎料时，应考虑钎料与母材的相互作用，例如铜磷钎料不能钎焊钢和镍，因为会在界面上生成极脆的磷化物相。

选择钎料时还应考虑钎焊加热温度的影响。如对于冷作硬化铜材，为了防止母材钎焊后软化，应选用钎焊温度不超过300℃的钎料。

钎焊加热方法对钎料的选择也有一定的影响，如真空钎焊要求钎料不含高蒸气压元素。

此外，从经济角度出发，应选用价格便宜的钎料。

1-81　常用的钎料主要有哪几种？

钎料主要有Cu基、Ag基、Al基、Ni基、Sn基、Ti基等，它们的应用范围见表1-5。

1-82　钎焊工艺中，从原则上来说，怎样合理地选择钎料？

钎料的种类繁多，使用过程中影响因素也比较多，因而钎料的选择是一个比较复杂的问题。从原则上来说，选用钎料应从以下几个方面来考虑。

①钎料与母材的匹配问题。

②钎料与钎焊方法的匹配问题。

③保证满足使用要求。

④钎焊结构的要求。

⑤生产成本问题。

⑥钎料具有良好的成形加工性能。

1-83　钎料的牌号如何标定？

机械工业系统的钎料牌号均以“HL×××”表示，其后第1位数字代表不同合金体系或合金类型（见表1-6），第2、3位数字代表该类合金体系钎料中的不同编号、亦即不同品种成分。目前市场上已有膏状钎料出现，为了区别于丝状、片状、箔状等固体状态钎料，另有表示方法见表1-7。

此外，还有以下表示方法。

SJ/T 10753—1996《电子器件用金、银及其合金钎焊料》中用DHLAgCu28之类牌号表示。“D”表示电子器件用，“HL”代表钎料，其中Ag的质量分数约为72％，Cu的质量分数约为28％。

GB/T 8012—2000《铸造锡铅焊料》中用ZHLSnPb60之类牌号表示。“Z”代表铸造，“HL”代表钎焊料，其中Pb的质量分数为60％，余量为Sn。

1-84　钎料表面的氧化膜对润湿性有影响吗？

许多钎料合金表面存在一层氧化膜，当钎料熔化后被自身的氧化膜包覆，此时其与母材之间是两种固态的氧化膜在接触，因此不产生润湿。如：当用Al-Si钎料（熔点577℃）置于Al母材（熔点660℃）上加热到600℃时，钎料熔化但不在母材表面上铺展，液态钎料因受固态氧化膜的制约而成为不规则球形。此时用钢针刺入钎料并刺破表面的氧化膜，钎料就会在母材Al与其表面的Al2O3膜之间铺展，从而将Al2O3膜“抬起”，形成所谓的“皮下潜流”现象。所以钎焊过程中必须采取适当的措施来去除母材和钎料表面的氧化膜，以改善钎料对母材的润湿。

1-85　用BCu91PAg钎料气体火焰钎焊铜管属于硬钎焊还是软钎焊？

BCu91PAg钎料是磷的质量分数为2％的铜磷钎料。采用BCu91PAg钎料气体火焰钎焊焊接铜管时，钎料的熔点在684～710℃，钎焊温度一般要求在730～750℃；在钎焊专业书籍中，把钎料的熔点低于450℃的钎焊称作软钎焊，钎料的熔点高于450℃的钎焊称作硬钎焊。采用BCu91PAg铜磷钎料气体火焰钎焊铜管，钎料的熔点高于450℃，属于硬钎焊，不属于软钎焊。

1-86　什么是液相线？

液相线表示相同组成元素但含量不同的合金开始凝固时各温度点的连线或在加热过程中熔化终了时各温度点的连线。

1-87　什么是固相线？

固相线表示相同组成元素但含量不同的合金凝固终了时的温度点的连线，或在加热过程中开始熔化时各温度点连线，如图1-14所示。

1-88　什么是熔点？钎料的熔点对钎焊接头的质量有影响吗？

熔点是某一成分的合金在加热过程中，完全熔化的最低温度。钎料的熔点必须低于基体金属的熔点（固相线温度）。一般来说，钎料的熔点应比母材的熔点低几十度。若两者熔点过分接近，则会使钎焊过程不易控制，甚至可能导致母材晶粒过分长大、过烧或局部熔化。若钎料的熔点高于母材的熔点，则钎焊加热时，母材必将熔化，这违反了钎焊的定义。各种软钎料和硬钎料的熔点范围分别如图1-15和图1-16所示。

1-89　钎料的润湿性能对钎焊填缝有何影响？

钎料的润湿性能对钎焊填缝有很大的影响。液态钎料若具有良好的润湿性能，那么液态钎料与母材发生相互作用时，它就能在固态母材表面充分铺展，这是液态熔化钎料能填缝的前提条件，钎料对母材润湿性的优劣将直接影响到钎料填缝效果的好坏。

1-90　为何要将钎料的液相线作为钎焊时可采用的最低温度？

液态钎料对固态母材的润湿铺展以及钎焊接头间隙的毛细作用是熔化钎料填缝的基本条件，即钎料应具有良好的润湿和填缝等性能。通常液态钎料是依靠毛细作用填充到钎缝间隙中的，为了保证良好地填缝，在钎料流入接头间隙之前，钎焊接头的整个截面必须加热到液相线温度或更高的温度，使钎料处于完全熔化状态。因此，常常将钎料的液相线作为钎焊时可采用的最低温度。

1-91　钎料的填缝性能对钎焊接头的性能有何影响？

钎料的填缝性能对钎焊接头的性能有非常大的影响。钎料应具有良好的填缝性能，并能充分填满钎缝间隙。若钎料不能填满钎缝间隙，将造成未钎透缺陷。同时，多余的钎料将聚集在钎角处，可能使母材表面出现熔蚀缺陷，从而使钎焊接头的性能下降。

1-92　钎料和母材的作用如何影响钎焊接头的性能？

钎焊过程中，钎料与母材发生相互作用，这种作用可以归纳为两种，即固态母材向液态钎料中溶解和钎料组分向固态母材中扩散。其驱动力是钎料与母材间存在的浓度梯度所造成的扩散，钎料与母材相互作用的结果会对钎焊接头、母材的物理性能和力学性能产生很大的影响。

1-93　为何钎料应具有稳定和均匀的化学成分？

钎料应具有稳定和均匀的成分，在钎焊过程中应尽量避免出现偏析现象和易挥发元素的损耗。如果在钎焊过程中钎料的某些组元易发生偏析或易于挥发烧损，将使钎料的成分和均匀发生变化，造成接头性能的不均匀和不稳定，从而会影响钎焊接头的综合性能和使用寿命。

1-94　如何根据对接头的要求来选择钎料？

对所选择的钎料，钎焊后所得到的钎焊接头应满足使用要求，如力学性能（常温、高温或低温下的强度、塑性和冲击韧度等）和物理化学性能（如导电、导热、抗氧化和腐蚀等）方面的要求。例如强度要求不高、工作温度较低的零件，可选用软钎料进行钎焊；强度要求较高或工作温度高的零件，则应选用硬钎料。有导电要求的钎焊接头应选用含锡量高的锡铅钎料或含银量高的银基钎料。此外，还应考虑钎料的经济性，在满足工艺性能和使用性能的前提下应尽可能选取价格便宜的钎料，少用或不用稀有金属和贵金属，从而降低成本。

1-95　在钎焊工艺制订过程中，钎料的选择与母材有关系吗？

有关系。不同钎料对同一种母材有不同的冶金反应，有的冶金反应会导致界面生成脆性化合物，严重削弱接头的强度、韧性等综合性能。如用含磷的钎料在钎焊铁基、镍基合金时就会形成脆性的磷化物。

对于确定的母材来说，所选用的钎料应具有适当的熔点，对母材具有良好的润湿性和填缝能力。理想的钎料应该与母材作用，形成固溶体或具有相当韧性的共晶、亚共晶组织。避免形成脆性的金属间化合物，不产生晶间渗入，避免因母材的过分溶解而造成熔蚀等。

1-96　钎料为什么大多数都是合金，纯金属是否可以作为钎料？

对钎料的基本要求：合适的熔点；良好的润湿性；与母材良好的冶金相互作用；稳定、均匀的成分；接头性能；成本。

纯金属为钎料的情况很少见，钎料大多采用合金是由于合金钎料能有效改善润湿性和调节焊接温度（例如锡铅钎料合金中加入铅的作用）。

纯金属也可作为钎料，但其熔点较高，易形成金属间化合物，使接头性能下降，可选择性小。

1-97　为什么说共晶成分的钎料通常都具有较好的流动性？

纯金属为钎料的情况是很少见的，大多数钎料都是合金。作为合金，它通常从固态熔化转变为液态要经过一个温度区间，在此温度区间内的任一温度下，固相将和液相并存。从金属学的知识可知：此温度区间的下限是固相线，在固相线以下合金处于纯固态。而此温度区间的上限为液相线，在液相线以上合金处于完全液态。在固液相共存时合金的黏度较大，流动性较差，这对钎焊接头的形成是不利的。共晶合金是一些特殊成分的合金，其熔化时不是发生于某一温度区间，而是像纯金属一样在一特定的温度下完成固液相转变，即其固相线和液相线相等。因而共晶成分的钎料通常都具有较好的流动性。

1-98　钎焊工艺制订过程中，钎焊方法与钎料的选择有关系吗？

有关系，不同的钎焊方法对于钎料性能的要求也是不同的。例如：对于火焰钎焊，钎料的熔点与母材的熔点的差值应尽可能大一些，从而避免可能产生的母材局部过热、过烧或熔化等；含锰较高的钎料在保护气氛中钎焊效果很好，但火焰钎焊则易产生气孔而不适用。真空钎焊和加热速度慢的炉中钎焊不适宜用于含挥发性元素的钎料。

1-99　钎料的选择与产品的性能要求有关系吗？

有关系。不同的产品在不同的工作环境和使用条件下对钎焊接头性能的要求是不同的。例如：对于强度要求不高，工作温度要求低的钎焊接头，可以选用软钎料进行钎焊，反之，用于高温、高应力环境下工作的钎焊接头应选用镍基、钴基等硬钎料；有导电要求的钎焊接头应选用含锡量高的锡铅钎料或含银量高的银基钎料；真空密封钎焊接头应选用蒸气压低的真空钎料。

但对于一个具体的钎焊接头来讲，同时要求各方面都具有优异的性能是不现实的，也是没有必要的。因此选择钎料时应着重考虑其最主要的使用要求。

1-100　钎料的选择与焊件的结构有关系吗？

焊件的结构对钎料的选择有一定的影响。钎焊结构本身的复杂性和钎焊方法的限制，在许多情况下使得手工送进钎料这种最简单的钎料添加方法不能被采用，因而常常需要将钎料预先加工成形，并在接头加热之前采用预置钎料的方式，预先放置在钎焊间隙中或附近。因此在选用钎料时要根据焊件的结构，还要充分考虑其加工性能是否可以制成所需要的形式。

1-101　铝用软钎料的基本成分有何特点，典型钎料有哪些？

铝用软钎料一般可分为三类：低温软钎料、中温软钎料和高温软钎料。其中低温软钎料是指在锡或锡铅合金中加入一些锌，熔点在150～260℃，典型钎料如HL607、Sn-10Zn；中温软钎料是指锡锌和镉锌系钎料，含锌量较高，熔点也较高，在260～370℃，典型钎料如HL501、HL502、Sn-30Zn；高温软钎料是指以锌为基体，加入少量的铝、银、铜等元素，熔点在370～450℃，由于合金元素含量的不同，有时其液相线可能超过450℃，典型钎料如HL505、Zn-5Al等。

1-102　常用的铝用硬钎料有哪些？

常用的铝用硬钎料包括铝硅共晶、铝硅铜共晶等钎料，见表1-8。

1-103　铝用钎料和铝基钎料有区别吗？

铝用钎料应该是指铝合金钎焊专用钎料，它可分为铝用软钎料和铝用硬钎料两大类。

铝用钎料种类较多，常用有铝基的，锌基的等，这种钎料一般只适合焊接铝及铝合金；而铝基钎料是以铝硅、铝铜硅共晶合金为基础，添加其他元素所生成的钎料，它一般可分为铝硅钎料、铝硅铜钎料、铝硅铜锌三类。铝基钎料既可以作为铝合金钎料用，也可以作为其他钎料使用。

1-104　钎料有哪些形状？

通常生产中用的钎料有各种形状，如：丝材（线材、焊条）、片材（连续箔带、箔片）、粉末（钎料粉末、钎料膏、还原粉末）、黏带（夹装黏带、贴装黏带）、非晶态箔带、复合钎料板（单面复合板、双面复合板）、镀层钎料（纯金属镀层、合金镀层）、预制钎料、钎料铸锭（规则形状、锭环）等。

1-105　一般情况下，钎料应如何选择？

一般情况下，钎料的选择主要取决于钎料自身的三个特性：物理特性、熔化特性和钎料的形状。

1-106　怎样选择钎料的形状？

实际的钎焊生产中，钎料的种类选定之后，还应根据产品结构、接头形状和所用的钎焊方法来选择钎料的形状。

冰箱和空调器总装生产线上，>在制冷系统的手工火焰钎焊时，大部分都采用长度为450mm的直丝做钎料，直径为ф2～3mm，以ф2mm用得最多。各种U形铜弯管的钎焊，均采用预制的钎料环作钎料，钎料环的直径大多数在1.5～1.8mm。部分接头采用自动钎焊时，必须采用盘丝作钎料，作自动供丝用，盘丝的丝径大多数为ф1.0～1.5mm。常用的丝盘外径为ф370mm，每盘重量（钎料净重）为5～10kg，通常为5kg。

1-107　银基钎料有何特点？

银基钎料通常是以银或银基固溶体为主的合金，包括银铜、银铜锌、银铜锌锡等合金。这类钎料由于熔点不高，润湿性及填缝性能好，操作容易，强度、塑性和导电性都不错，并且除铝、镁等熔点很低的金属外的大多数金属和合金都能钎焊，如铜及铜合金、钢、铸铁、不锈钢、耐热合金、硬质合金等，因此得到了广泛的应用。

银基钎料适合于各种钎焊方法，但除在真空或保护气氛中钎焊外，一般需要配合银钎剂共同使用。银基钎料最主要的问题是钎料中因含有贵重的金属银，所以它的成本较高，因此降低钎料中银的含量一直是钎焊材料方面的重要研究方向之一。

1-108　锌基钎料适用于什么场合？

锌的熔点为419℃，在锌中加入锡和镉能降低熔点，加入银、铜、铝等元素，可提高钎缝的结合强度、耐腐蚀性能和工作温度。多数锌基钎料强度低，铺展性和延性差，对钢和铜及其合金润湿性差，在潮湿条件下，其耐腐蚀性能较差，故主要用于钎焊铝及铝合金。常用锌基钎料的用途见表1-9。

1-109　锡在锡铅钎料中起什么作用？

在锡铅钎料中，锡主要起如下作用：降低钎料的熔点；提高钎料的润湿性；提高钎料的机械强度；防止钎料出现冷脆。

1-110　什么叫做自钎剂钎料？

含磷的铜基钎料在钎焊铜及铜合金时不需要另加钎剂，而本身具有钎剂和钎料两种作用，我们将这种具有自钎剂作用的钎料称为自钎剂钎料。

1-111　什么是钎料与母材的相互作用？

钎焊过程中，液态钎料在毛细填缝的同时就与母材发生相互作用，这一作用包括两方面的内容：一是母材向液态钎料中的溶解；二是钎料组分向母材的扩散。

1-112　表面粗糙度对液态钎料的润湿铺展能力有何影响？

对于毛细钎焊来说，如果母材表面非常光滑，表面粗糙度小，将会使液态钎料的润湿铺展填缝能力减弱，钎料难以在整个接头中流动，因此在钎焊完成后，可能会增加不致密性缺陷的比例，并因而影响接头的承载能力。为保证钎料流满接头间隙，特别是当间隙为零或紧配合时，接头的结合面应预先打磨，最好用与母材相匹配的清洁金属颗粒进行打磨，尽量不用非金属类物质以避免污染钎焊表面，造成接头强度下降。

1-113　常用银基钎料的成分比例和性能如何？

目前，冰箱和空调器的钎焊生产中主要采用低银或无银含磷钎料钎焊铜和铜合金件，表1-10列出了常用于钎焊铜及铜合金的银基钎料的成分和性能。

1-114　二元合金类型的银基钎料主要包括哪些，其特点及用途如何？

二元合金类型的银基钎料主要包括B-Ag72Cu（HL308）、B-Ag50Cu（HL305）、B-Ag92Cu、B-Ag85Mn（HL320）、B-Ag50Au、B-Ag90Pd、B-Ag95Al、B-Ag87Al、B-Ag94Al（Mn）等。B-Ag72Cu（HL308）是在电真空器件中应用最广泛的共晶型钎料，其熔点低，结晶时没有温度间隔，钎焊工艺性能好，在铜及镍上具有良好的润湿性和流动性，导电性也很好。但此钎料脆性大，强度低，对不锈钢、合金钢、高温合金等润湿性极差。因此，钎焊这类工件时应预先在被钎表面上镀铜或镀镍，以改善钎料的润湿铺展性能。此钎料还可以用于钛及钛合金的前级钎焊。

B-Ag50Cu（HL305）性能与B-Ag72Cu（HL308）接近，但银含量较低，使塑性改善。但熔化温度范围增大，适宜于钎焊宽间隙接头，可用于多级钎焊时的前级钎焊。

B-Ag92Cu流动性好，强度及耐腐蚀性能比前两种有提高。多用于钎焊钛及钛合金、钛及不锈钢等。由于熔点较高，可用分级钎焊的第一级钎焊。

B-Ag85Mn（HL320）熔点高，高温强度好，可用于钎焊400℃以下工作的不锈钢及钛合金。

B-A50Au是一种性能优异的耐热钎料，但由于成本太高而很g少使用。

B-Ag90Pd的中温强度高，耐腐蚀、抗氧化性、润湿性等优异，接头塑性好。B-Ag80Pd在强度方面及对低合金钢、不锈钢及高温合金的润湿性能上得到进一步改善，但由于Pd的价格比Ag还要昂贵，因而在可以满足使用要求的前提下，应尽可能降低Pd的含量。B-Ag95Pd类型的钎料就是为了这一目的研制的。由于Pd的蒸气压极低，所以银钯钎料特别适合于电真空重要部件或非金属的钎焊。

B-Ag95Al是银基钎料中强度高、抗腐蚀性能及耐热性能均相当优异的钎料。主要用于钎焊400℃以下使用的受力构件。

B-Ag87Al的熔点比B-Ag95Al低，其性能也与之接近。主要用于钎焊α钛合金和α+β双相钛合金。

B-Ag94Al（Mn）是在B-Ag95Al的基础上加入了不足1％的锰（质量分数）。用这种钎料钎焊钛合金可以显著提高接头的抗腐蚀性。

1-115　铜磷钎料的成分比例和性能如何？

除了银基钎料以外，铜磷钎料也是在生产上广泛应用的空气自钎剂钎料。含磷的铜基钎料钎焊铜合金时都具有自钎剂作用。我们将其中具有自钎剂作用的钎料称为自钎剂钎料。表1-11列出了常用铜磷钎料的成分及性能。

1-116　铝用软钎料的分类和其性能对比？

铝用软钎料按其熔化温度大体上可以分为三类：低温软钎料、中温软钎料、高温软钎料。三者的性能对比见表1-12。

通常将熔化温度150～260℃范围内的钎料看成是低温软钎料，其主要是锡或锡铅合金中加入一些锌（少量），以提高钎料与铝母材的结合强度。这类钎料的熔点低，操作方便，但接头的抗腐蚀性差。

熔点在260～370℃范围内的铝用钎料，一般称为中温软钎料，其主要有锡锌合金和锌镉合金，由于锌的含量较多，所以其熔点也较高。这类钎料与铝的结合性能优良，接头的强度和耐蚀性也较好，但钎焊时操作难度较大。

铝用高温软钎料为熔点在370～450℃范围内的钎料，其主要是以锌为基体，加入少量的铝、铜等合金元素。这类钎料与铝的结合性能良好，具有优良的强度和耐蚀性能，但其钎焊操作时困难性也较大。

1-117　低温铝用软钎料有什么特点？

低温铝用软钎料主要是锡或锡铅合金加入锌，以提高钎料与铝的作用能力，它的熔点低，操作方便，但润湿性较差，特别是耐蚀性低。

1-118　中温铝用软钎料有什么特点？

中温铝用软钎料主要是锌锡合金。由于含有较多的锌，因此与低温软钎料相比，有较好的润湿性和耐蚀性。

1-119　高温铝用软钎料有什么特点？

高温铝用钎料主要是锌基合金，它钎焊铝接头的强度和耐蚀性显著地超过低温或中温铝用软钎料。应提及的是铝用软钎料除耐蚀性比铝基硬钎料差外，还存在一个缺点，就是钎焊接头进行阳极化处理时钎缝发黑，并且不能进行电镀。

1-120　在一些铝用软钎料中加入镓，主要起何作用？

在一些铝用软钎料中加入镓，可使钎料具有自钎剂作用，即在钎焊操作时可以不用钎剂，并且嫁的加入还可以增加连接强度和耐蚀性能，提高耐热循环性能，耐振动冲击性能良好。

1-121　常用铝基钎料的成分及性能如何？

铝基钎料主要用于铝合金材料的钎焊，Al和Si可以形成低熔点共晶，Si的含量（质量分数）为11.7％，熔点为577℃。铝基钎料以Al-Si合金为主体，通过调整Si的含量或者再加入Cu、Zn、Mg等元素，就可以形成不同工艺性能和力学性能的钎料。常用铝基钎料的成分及性能见表1-13。

1-122　铝基钎料有哪些用途？

铝基钎料主要是铝与其他金属的共晶型合金。由于铝基钎料表面形成的氧化物难以除去，同时铝与铜、铁等很多金属都能形成脆性的金属间化合物，所以铝基钎料目前主要用来钎焊铝及铝合金，钎焊接头在大气和水中都有较好的耐腐蚀性。若用此类钎料钎焊其他金属，由于钎料表面的氧化物不易去除，并且铝易与其他金属形成脆性的金属间化合物，影响接头质量，因而不宜采用。由于钎焊熔点较高，火焰钎焊时必须严格地控制温度，同时要配合钎剂共同使用。

1-123　典型铝用软钎料的成分及性能如何？

典型铝用软钎料的化学成分及性能见表1-14。

1-124　锡铅钎料有哪些特点？

锡铅钎料由于熔点低，耐蚀性优良，润湿性好，所以是应用最广泛的软钎料。锡铅钎料可以在较低温度下配合一定的钎剂钎焊铜及铜合金、钢、不锈钢、铸铁。市场上常用的“焊锡”就是其中的一种锡铅钎料。但是，锡铅钎料钎焊接头的工作温度不宜过高，当工件的工作温度高于150℃时，接头的强度就会大大下降。

1-125　微组装用软钎料主要应用于哪些场合？

微组装用软钎料主要应用在半导体件的组装制造过程中，具体来说，主要包括以下三方面的内容：半导体芯片与管座的连接，通常称为芯片焊接；半导体芯片上的金属化电极与外引线框架之间的连接；管壳的气密封装。

1-126　微组装用软钎料有哪些特殊的要求？

微组装用软钎料应尽可能满足下列要求：钎料合金应不含低蒸气压的金属；杂质含量应尽可能少；氧化作用应尽可能低；应尽可能不溶解被焊母材；少用或不用钎剂也可以进行钎焊；整流性和温差电动势应尽可能小；可获得良好的欧姆接触；可保证焊点的电气性能和机械性能稳定；具有适当的熔点、硬度和强度；可制成适合于自动化操作的形状。

1-127　耐热软钎料有哪些特点？

由于钎料的耐热性差，所以钎焊接头的工作温度不高。为满足一些工作温度较高（150～250℃）的散热器及电动机零件等接头的要求，研发了耐热软钎料。这类钎料主要有锡银、镉银和镉银合金等。其中锡基合金在铜及铜合金、钢上都具有良好的润湿性，镉基钎料在钢上的润湿性差些。

1-128　硬钎料的特点及分类如何？

硬钎料的熔点和强度都比软钎料高，所以能保证钎焊接头具有较高的强度及在较高温度下工作。根据硬钎料成分中所含的主要组分及用途，常把硬钎料分为铝基钎料、银基钎料、铜基钎料、铜磷钎料、耐热钎料及贵金属钎料等。

1-129　为什么含镉的银基钎料很少使用？

含镉的银基钎料虽然具有熔点低、工艺性能好的优点，但镉是有毒元素，其蒸气压很高，钎焊时挥发出来的镉蒸气可能对人体造成危害，所以含镉的钎料在国内外均受到使用限制。

1-130　说明钎料40Cd的意思，并简述它有何特点？

40Cd是银基钎料的一种，是制冷行业中常用的钎焊铜及铜合金的一种银钎料。其钎料型号为B-Ag40CuZnCd，钎料中各元素的成分比例为：w（Ag）=40％，w（Cu）=16％，w（Zn）=18％，w（Cd）=26％。

钎料B-Ag40CuZnCd具有良好的润湿性和填缝能力，熔化温度低，力学性能也很好，价格也不高。唯一的缺点是镉蒸气对人体危害极大，从劳动保护和环境保护的角度看，含镉钎料应在被取代之列。根据研究发现只有锡可以取代镉。但加锡不能太多，根据钎料含银量的不同，w（Sn）在2％～5％范围内变化，超过此范围钎料会发脆。银铜锌锡钎料虽无毒，但无论在熔化温度、工艺性能、力学性能或者在价格等方面仍无法与银铜锌镉钎料相媲美。B-Ag40CuZnCdNi钎料与B-Ag40CuZnCd钎料相比，由于Ni的加入，导致了熔化温度的上升，钎焊接头的强度也有所提高，耐蚀性、耐热性和钎料的润湿性均有改善。

1-131　40Cd钎料中的元素各起着什么作用？

银基钎料的主要合金元素是铜、锌、镉和锡等。此钎料是以银或银基固溶体为主的合金。铜是主要的合金元素，添加铜可降低银的熔化温度，又不会形成脆性相。添加锌可进一步降低其熔化温度。由于镉能熔化银和铜，形成固溶体，在银铜锌钎料中加入适量的镉，即可降低钎料的熔点，改善润湿性，又能保证钎料具有较高的塑性。但含镉量过大也会产生脆性相。所以一般情况下，镉和锌的共同加入量w（Cd+Zn）不宜超过40％。又由于镉在银中的溶解度比较大，所以钎料的含银量不能太低，w（Ag）一般在40％～50％为宜。

1-132　钎料中2B和5B各指的是什么？

2B和5B都是铜磷钎料，属于自钎剂钎料。2B的钎料型号为B-Cu91PAg，银的质量分数约为2％；5B的钎料型号为B-Cu89PAg，银的质量分数约为5％。

1-133　铜磷钎料中的磷起着什么作用？

铜磷钎料由于工艺性能好、价格低，在钎焊铜和铜合金方面得到广泛的应用。在铜中加入磷的好处：一是可以显著降低钎料的熔点；二是可以使钎料在钎焊铜时具有自钎剂作用。这是由于磷在钎焊过程中能还原氧化铜，所得到的还原产物又可以与氧化铜形成液态的复合氧化物，并覆盖在母材表面，从而防止母材进一步氧化。

1-134　银、锑在铜磷钎料中有哪些作用？

铜磷钎料中加入银可以改善钎料的塑性和加工性能，提高抗拉强度和导电性能并降低钎料的熔点。此外，银的加入还可以提高钎料的润湿性，加入的Sb也能降低钎料的熔点。

1-135　为什么锰基钎料不适合真空钎焊？

在钎料中加入锰，它不仅可以降低钎料的熔点，还可以改善润湿性能和提高流动性，并且对其他性能的影响也不大。但是锰金属元素的最大问题在于其蒸气压较高，因此，当钎料的含锰量较高时，不宜进行真空钎焊，同时应快速加热。

1-136　铜磷钎料B-Cu91PAg有哪些性能？

B-Cu91PAg钎料中的银改善了钎料的韧性，使钎料加工容易。在较低钎焊温度下能填充较大的间隙，在较高钎焊温度下流动性又极好。用于制冷、电动机、仪表等行业中的铜和铜合金零件的钎焊。

1-137　铜磷钎料B-Cu89PAg有哪些性能？

B-Cu89PAg钎料的导电性和韧性又有所提高，可加工成片和丝。因含磷量减少使流动性能降低，适宜于钎焊接头间隙不宜控制或较大间隙的接头，最佳间隙值为0.05～0.13mm。此种钎料以预成形环的形式，在换热器的管接头钎焊中得到广泛应用。

1-138　用纯铜作为钎料有什么优缺点？

铜的熔点是1083℃，它可以直接作为钎料，在还原性气氛、惰性气氛和真空条件下钎焊低碳钢、低合金钢、钨、钼、铁、可伐合金以及镍及镍基合金等，其钎焊温度通常为1100～1150℃。由于铜对钢的润湿性和填缝能力都很好，所以以纯铜作为钎料钎焊这类材料时要求接头间隙很小（0～0.05mm）。但需要注意的是用作钎料的铜必须是无氧铜，即不含有氧化亚铜。否则，在氢气中加热时氧化亚铜被还原，同时形成水蒸气，当水蒸气压强较高时，在钎焊的加热和冷却过程中，会在钎缝内造成气孔等不致密性缺陷。

纯铜作为钎料的缺点是其熔点高、耐腐蚀性及抗氧化性能差，容易使一些被焊金属或合金的晶粒过分长大，导致力学性能变坏。不良的抗氧化性使其不适合用来钎焊大气中工作温度高于400℃的零件。为了克服纯铜作为钎料的缺点，可以在铜中加入合金元素磷、锌、锗、锡、镍、锰、钯、钴、金、银等。

1-139　黄铜钎料在使用时应注意什么？

由于铜及黄铜钎料一般不含银，故它是极其经济的硬钎料，在钢铁的钎焊中，获得了广泛应用。黄铜钎料的力学性能和熔化温度与钎料中含Zn量有关，用黄铜钎料钎焊时，Zn会发生猛烈的蒸发，导致接头的塑性降低，出现气孔，同时在空气中还会形成有毒的氧化锌。

1-140　铜磷钎料作为自钎剂钎料的机理是什么？

铜磷钎料是在生产中广泛应用的空气自钎剂钎料。在铜中加入磷的好处之一是可以显著降低钎料的熔点，例如当磷的质量分数为8.38％时，铜与磷可形成熔点为714℃的低熔共晶。在铜中加入磷的好处之二是可以使钎料在钎焊铜时具有自钎剂作用，这是由于磷在钎焊过程中能还原氧化铜。

还原产物P2O5又可以与氧化铜形成液态的复合化合物，以液态覆盖在母材表面，起保护作用，从而防止母材进一步氧化。所以说含磷的铜基钎料在钎焊铜及铜合金时都具有这种自钎剂作用。将这种具有自钎剂作用的钎料称为自钎剂钎料。当在这类钎料中加入少量的金属锂时，可以使自钎剂作用进一步增强，并可用于钎焊不锈钢。

1-141　选择钎料的基本原则是什么？

选择钎料的基本原则如下。

①经济性。根据结构的重要性，选择成本最低的钎料合金。

②接头性能。工作温度、强度、可靠性。

③密封性。电真空器件、真空室。

④导电性。锡基钎料、银基钎料。

⑤工艺性。焊接温度对母材的影响。

⑥与钎焊方法的匹配。

1-142　铜磷钎料有哪些用途？

铜磷钎料和铜磷银钎料只能用来钎焊铜和铜合金，不能用来钎焊钢、镍基合金和含镍量大于10％的铜镍合金。这类钎料在加热慢时大都有偏析作用，应尽量采用快速加热的钎焊方法。

1-143　铜磷钎料钎焊接头在使用时有哪些要求？

使用铜磷钎料的钎焊接头能很好地在拉伸状态下工作，但接头塑性不高，当工作承受弯曲、冲击、振动载荷时，不宜使用。同时，这类钎料不宜钎焊钢，因为在钎缝靠近母材处生成脆性的磷化铁（Fe3P），使接头变脆。

1-144　金基钎料有什么特点？

与银基钎料相比，金基钎料的抗腐蚀性好，蒸气压低，流动性和润湿性优越。可用于钎焊铜、镍、可伐合金和不锈钢等，特别适用于钎焊高真空系统使用的零件。只是由于其成本太高而限制了它的应用。

1-145　钛基钎料有什么特点？

钛的熔点为1690℃，强度高，抗腐蚀性好，是航空航天工业中非常重要的金属材料。钛为活性金属，对陶瓷、石墨等非金属材料有极强的活化作用。钛与铜、镍可以形成多种共晶合金，具有熔点低、流动性好的特点，但塑性差，添加锆、铍等合金元素可以提高强度，改善钎料工艺性能。这类钎料的抗氧化性、耐腐蚀性及润湿性都很好，广泛用于钛及钛合金、钨、钼、钽、铌、石墨、陶瓷、宝石等材料的真空钎焊、扩散钎焊和封接。

1-146　什么是膏状钎料？它由哪几部分组成？

膏状钎料也称为钎料膏，是由钎料合金粉末、钎剂及黏结剂所组成的膏体。其优点在于容易实现钎料量的控制，便于复杂结构的装配和易于实现钎焊过程的自动化。在实际生产过程中，经常会遇到需要将粉末钎料和钎剂混合并用溶剂调成糊状来使用，从原则上来说，这也可以称之为膏状钎料。

膏状钎料通常是由钎料粉和钎料载体（软钎剂、溶剂、活化剂和调节流变特性的介质等）组成。钎料粉是钎缝金属的主要来源。钎料载体控制干燥速度并与钎料粉一起控制流变行为，并且净化钎料粉表面和促进润湿。载体在室温下应是液态或凝胶体，在85℃下迅速干燥，并在钎焊温度下维持其活性。载体主要由松香或树脂、溶剂、活化剂和流变改性剂组成。松香是钎剂的主体，常用水白松香。活化剂可以是有机胺、有机酸或氨基酸盐等。根据其活性程度，可分为“R”级（无活性）、“RMA”级（中度活性）、“RA”级（完全活性）和“OA”级（较高活性）等几个级别。“RA”级（完全活性）和“OA”级（较高活性）因其具有较高的腐蚀性而很少用于微电子领域。溶剂主要用于调节液体的流动性和黏度，为保证钎料膏长期使用，溶剂可选用单种或多种有机物系统。

1-147　钎料膏是如何分类的？

钎料膏的种类既可以按照钎剂的种类划分，也可以按照钎料粉的种类来区别。

按照钎剂划分，可分为AA级、A级、B级、RA级、RA级、RMA级等，或分为免清洗钎料膏和水清洗钎料膏。免清洗钎料膏中所用的钎剂为各种免清洗钎剂，而水清洗钎料膏所用的钎剂则具有一定活性，存在腐蚀危险，因而需要清洗。这类钎料膏的清洗剂当然并不局限于水，也可以是醇或其他有机溶剂。

按照钎料合金的成分类别划分，可分为锡铅系钎料膏、锡铅银系钎料膏、锡银系钎料膏、锡锑系钎料膏、银锑系钎料膏、铅铟系钎料膏和锡铟系钎料膏等。

1-148　常用钎料膏有何特点？

常用的钎料膏主要有锡铅系钎料膏、锡铅银系钎料膏、锡银系钎料膏三种。

①锡铅系钎料膏。这类钎料膏是应用最广泛的，尤其以60Sn/40Pb和63Sn/37Pb的应用最多。5Sn/95Pb及10Sn/90Pb用于较高温度的钎焊，因为其富含铅，此金属元素比较便宜。

②锡铅银系钎料膏。这类钎料膏主要用于镀银材料的钎焊，钎料中添加银是为了减小厚膜中银的溶解。常用的有62Sn/36Pb/2Ag和5Sn/93.5Pb/1.5Ag。

③锡银系钎料膏。典型的为95Sn/5Ag和96.5Sn/3.5Ag，其优点在于接头强度高，热疲劳性能好。

1-149　什么是非晶态钎料？

非晶态钎料是从20世纪70年代发展起来的一种新型钎料。非晶态是相对于晶态而言的，它是物质的另一种结构形态，其特征是保留了液态金属的原子无序排列的结构和各向异性，但原子之间仍以金属键结合。获取非晶态金属的最常用的方法是快速急冷技术。对于硬而脆，无法用压延方式成形的金属或合金（如铜-磷、铜-钛、铜-硅-镍、铜-镍、锡-磷等系钎料合金），可将其加热熔化，然后浇到高速旋转的铜质水冷飞轮上，使其以极高的速度冷却，即可得到非晶态合金箔。

1-150　非晶态钎料有什么特点？

非晶态钎料有如下特点。

①化学成分均匀，杂质含量少，纯度高，钎料各组分不分离，能显著改善钎焊接头的强度。

②不含黏结剂，加热速率不受限制，钎缝无非金属夹渣，钎焊接头质量高。

③钎缝可按工件结构需要冲剪成各种精确的形状，从而能严格控制钎料的用量和抑制液态钎料的溢流。

④由于非晶态钎料箔通常是预置在钎焊间隙内的，因此对其填充间隙的能力要求不高，为较大面积平面接头的钎焊提供了较高的可靠性。

⑤与粘带钎料相比，不受存储时间和存储条件的限制。