四、硬钎料的特征及用途
1.铝基钎料
铝基钎料主要用于铝及铝合金的钎焊,钎焊其他金属时,易与其他金属形成金属间化合物,影响接头质量,且钎料表面的氧化物不容易去除,因此,不适合焊接其他金属。该类钎料只用于火焰钎焊、炉中钎焊和盐浴钎焊等。以Al-Si合金为基体的钎料是目前应用最广泛的铝基钎料。常见铝基钎料的特征及用途见表5-5。
表5-5 常用铝基钎料的特征及用途
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2.银基钎料
银基钎料具有较好的工艺性能、良好的润湿性和填满间隙的能力,适用于气体火焰钎焊、电阻钎焊、炉中钎焊和浸沾钎焊等工艺方法。
银基钎料的强度较高,为300~400MPa,但是,钎焊接头的强度受母材的影响较大,特别是钎料与母材形成脆硬的交界层,接头强度会显著降低。银基钎料钎焊钛时强度降低比较明显。通常情况下,银基钎料焊接接头的工作温度不超过300℃,否则强度会急剧下降。含Ni银基钎料的工作温度为400℃左右。银基钎料种类较多,常用银基钎料的类别及特点见表5-6。
3.铜基钎料
纯铜可以直接作钎料,钎焊温度为1100~1150℃,润湿性和填缝能力较好。一般作为钎料的铜是无氧铜。纯铜作为钎料,缺点是熔点高(1083℃),耐腐蚀性和氧化性较差,不适合在大气中钎焊工作温度大于400℃的零件。通常在纯铜中加入P、Zn、Sn、Pd、Co、Mn、Ag等合金元素,形成不同性能的铜基钎料,见表5-7。
4.锰基钎料
锰基钎料的塑性较好,具有较好的润湿性和填缝能力,适用于气体保护焊的炉中钎焊、感应钎焊和真空钎焊等焊接方法,可用来钎焊碳钢、合金钢、不锈钢和高温合金等材料。采用锰基钎料钎焊的接头可承受600~700℃的工作温度。表5-8列出了常用锰基钎料的类别、特征及用途。
5.镍基钎料
镍基钎料具有良好的耐蚀性和抗氧化性,适用于炉中钎焊、感应钎焊和电阻钎焊等工艺方法,可用来钎焊不锈钢、耐热钢等高温下工作的零件。常用镍基钎料的类别、特征及用途见表5-9。
表5-6 银基钎料的类别性能及用途
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表5-7 银基钎料的类别、性能及用途
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注:型号后带“R”,表示既可作钎料又可作焊丝。
表5-8 银锰基钎料的类别、特征及用途
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表5-9 镍基钎料的类别、特征及用途
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6.膏状钎料
钎料是由钎料合金粉末、钎剂及黏结剂所构成的膏体,容易实现钎料量的控制,便于复杂结构的装配和钎焊过程的自动化。将粉末状钎料与钎剂混合,并用熔剂调成糊状来使用,也可称为膏状钎料。膏状钎料一般只用于电子产品的钎焊。
(1)钎料膏的组成。
电子级膏状钎料(钎料膏)通常由钎料粉和钎料载体(软钎剂、溶剂、活化剂等)组成。
钎料粉是钎缝金属的主要来源,以球形为主,粉末的颗粒度一般为100目、200目、250目、300目和325目,以适应不同的涂敷方式。钎料粉的质量分数通常在75%~90%,有时为了获得较高的金属沉积量,可适当提高其质量分数。
钎料载体在室温下是液体或凝胶体,在85℃以下迅速干燥,并且在钎焊温度下维持其活性。载体主要由松香或树脂、溶剂、活化剂等组成。松香是钎剂的主体,活化剂可以是有机氨、有机酸或安基盐酸盐等,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。溶剂主要用于调节液体的流动性和黏度,溶剂可选用一种或几种有机物系统。
(2)膏状钎料的分类及用途。
①锡铅系钎料膏。应用最广泛,以60Sn/40Pb和63Sn/37Pb应用的较多。5Sn/95Pb和10Sn/90Pb主要用于较高温度的钎焊,且价格比较便宜。
②锡铅银系钎料膏。主要用于镀银材料的钎焊,添加银是为了减少厚膜中银的溶解。常用的有62Sn/36Pb/2Ag和5Sn/93.5Pb/1.50Ag。
③锡银系钎料膏。接头强度较高,热疲劳性能好,典型的为95Sn/5Ag和96.5Sn/3.50Ag。
常见钎料膏的种类及用途见表5-10。
表5-10 常见钎料膏种类及用途
(3)对钎料膏的性能要求。
①钎料膏在常温下应具有良好的化学稳定性,钎料粉与钎剂之间在常温下的化学反应必须小。
②钎料膏应保持足够的黏性,以利于器件的定位与钎焊。
③钎焊时润湿性要好,且毒性小。
7.非晶态钎料
非晶态钎料是一种新型钎料。所谓“非晶态”是相对于晶态而言的,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,但是原子之间仍以金属键结合。制取非晶态钎料通常采取快速急冷方法。
非晶态钎料具有以下几方面的特点:
①不含黏结剂,加热速率不受限制,不受存储时间和存储条件的限制。钎缝无金属夹渣,钎焊接头质量高;
②化学成分均匀,杂质含量少。纯度高,能显著改善钎接接头的强度;
③非晶态钎料箔通常是预置在钎焊间隙内的,因此,对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。
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