不锈钢钎焊工艺方法种类与流程

来源：至德钢业　日期：2021-10-12 09:44:33　人气：954

钎焊方法通常是根据钎焊的热源种类或加热方法来命名的。工业上常用的钎焊方法有：炉中钎焊、火焰钎焊、电阻钎焊、感应钎焊、浸沾钎焊、烙铁钎焊等。生产应用时，应根据钎料、钎缝形式及对接头质量要求的高低、工件材料及尺寸、生产批量、原有设备等条件，综合考虑选择钎焊方法。

1. 炉中钎焊

不锈钢的炉中钎焊一般是在某种保护气氛下或真空中进行，保护气氛有氢气、分解氨和氩气。

干燥的氢气或分解氨常用作炉中钎焊不锈钢时的还原性保护气氛，包括可还原不锈钢表面氧化膜，并保护不锈钢表面在钎焊时不再氧化，一般要求氢气或分解氨的露点低于－40℃,但也要考虑保护气氛的露点要与钎焊温度及母材的成分相适应。钎焊温度过低、不锈钢表面氧化膜越稳定，要求氢气露点就越低。使用分解氨作保护气氛，必须保证NH3完全分解，避免残余NH3使不锈钢表面氧化。

使用氢气或分解氨作保护气氛的好处是：可实现钎焊的连续工作，便于大批量生产；钎焊过程中不需要使用钎剂，而且焊后工件光亮，无需任何焊后工件表面清理工作；可配合选用的钎料品种多；在批量生产条件下焊接成本低。但是使用氢气或分解氨作保护气氛时要特别注意安全。当空气中混有4%~74%的氢气或12.5%~27%氨气时，会因燃烧而引起爆炸。

作为惰性气体，氩气可用作炉中钎焊不锈钢时的保护气氛，与氢气和分解氨不同，氩气不具有还原性，只有利用其惰性保护不锈钢表面在钎焊过程中不被氧化，所以不锈钢进炉钎焊前必须彻底清除表面的氧化膜，并且一般氩气的露点低于-40℃。

所以选用氩气作保护气氛一般是因为以下某种或多种原因：①. 采用了含高蒸气压元素的钎料，如锰基钎料或含Mn较多的钎料；②. 单件或小批量钎焊时，设备成本低；③. 不锈钢与异种材料钎焊时为了避免某些元素与炉内气氛的反应，如在含氢气氛中钎焊不锈钢与钛时，钛合金吸氢并与氢反应；④. 生产过程安全。

国内广泛使用氩气保护钎焊。由于氩气无还原作用，故要求用高纯度的氩气。采用氩气保护高频钎焊，可取得很良好的质量。氩气保护钎焊时，为了保证去除不锈钢表面的氧化膜，可以采用气体钎剂，常用的有加BF3钎剂的氩气保护钎焊。采用含锂或（和）硼等自钎剂元素的钎料时，即使不锈钢表面有少量的氧化，也能保证钎料的铺展性，从而提高钎焊质量。

使用氩气作保护气氛时，常见的做法是将真空炉抽至高真空后（10-2~10-3Pa)充入少量氩气，关闭炉体阀门后升温，或者在特制的密封容器内通人流动的氩气，将空气驱赶净后容器放入炉内加热，但在升温过程中要随时注意容器内的压力。当容器内压力超过大气压较多时，应随时放出一些气体，以保证容器完好和生产安全。

在真空炉中钎焊不锈钢是一种常用并且理想的方法。对真空度的要求取决于被焊的材料、所用的钎料、钎焊接合面的面积、钎焊过程中基体金属释放出气体的量以及设备的渗漏速度。在受控气氛炉中应用的一切气体必须是高纯度的。在特殊情况下，也可以使用干燥保护气体的分压。钎焊不锈钢时一般要求真空度达到10-2~10-3Pa,并且要求真空炉的气体泄漏要小。使用真空炉钎焊不锈钢的好处是：可避免不锈钢的氧化；可避免钎焊炉内气氛对母材的不良影响；真空炉升、降温速度慢，工件变形或变形量很小；无需气体净化装置；无安全隐患；带有充气及快冷风扇装置的真空炉同样具有较高的生产率，并可以实现钎焊与钎焊后工件热处理的结合。

为了使钎料容易润湿，可以在不锈钢表面镀铜和镀镍，这时，对保护气体的纯度要求可降低。

在氢气或分解氨气氛炉中钎焊不锈钢可使用紫铜、铜基、银基、锰基、镍基和金基钎料。在氩气氛炉中钎焊不锈钢可使用铜基、银基、锰基和金基钎料。在真空炉中钎焊不锈钢可采用紫铜、不含易蒸发元素（Zn、Cd)或仅含少量高蒸气压元素（Mn)的铜基和银基钎料、镍基钎料和金基钎料。

炉中钎焊时影响钎焊接头的性能，特别是力学性能的主要工艺参数包括钎焊温度、保温时间。钎焊温度一般选择在钎料液相线温度以上50~100℃,保温时间在5~10min.当工件较大时，可在升温过程中钎料固相线以下某温度保温一段时间，确保工件温度均匀。

使用镍基钎料时，除了钎焊温度和保温时间外，钎缝间隙也是接头强度和塑性的决定因素之一。为降低钎料的熔点，镍基钎料中含有较多的硼、硅、磷，它们在钎料组织中以脆性的硼化物、硅化物、磷化物形式存在。钎焊时在一定的钎焊温度和保温时间下，当钎缝间隙小于某一数值、硼、硅、磷向母材充分扩散，凝固后钎缝组织候基固溶体，钎缝强度高、韧性好，此数值称作该钎料温度保温时间下的最大钎焊间隙。当钎缝间隙超过最大间隙，钎缝中硼、硅、磷向母材扩散不充分，钎缝中会存在脆性化合物，钎缝的强度和塑性都会下降。而且在一定范围内，钎缝越宽，钎缝中脆性相越多，接头强度和塑性越低。

在钎焊实际部件时，部件的加工精度或装配精度有时很难保证纤缝间隙很小，适当地提高钎焊温度或延长保温时间，可增大最大钎焊间隙。当在高温下长时间保温造成母材晶粒过分长大或钎料对母材溶蚀过度时，也可在焊后接头冷却到某一较低温度保温，通过扩散消除钎缝中脆性相而增大最大钎焊间隙。但由于磷原子较大，向母材扩散困难，这些措施对Ni-Cr-P和Ni-P这类钎料作用不大。

炉中钎焊时，为控制钎料不流到接头以外的其他部位或造成工件与卡具粘连，可在防止钎料润湿处涂止焊剂。钎焊不锈钢时可以使用TiO2、Y203或云母粉与乙醇混合后作止焊剂。

2. 火焰钎焊

火焰钎焊就是利用某种火焰将接头加热到钎焊温度，钎料可预先效置在接头处，也可以在接头加热后添加。小批量的钎焊一般采用手工焊炬，大批量钎焊可采用自动钎焊装置。火焰钎焊不锈钢时可采用的燃气有乙炔、天然气和丙烷，助燃气有氧气和压缩空气。手工火焰钎焊时常使用乙炔和氧气的混合气体。

火焰钎焊时要采用外加热接头，而且钎焊不锈钢时要采用还原焰，火焰要均匀地加热接头，当接头由重量相差较大的零件组成时，应先加热较重的零件；当接头为异种材料接头时，应先加热热导率小的材料。

加热前钎焊接头处需施加钎剂，加热过程中熔化的钎剂可保护不锈钢表面不被氧化。钎剂的选择要依据钎焊温度来定，当钎焊温度在600~850℃时，FB102的效果最好。钎剂一般为膏状或粉状，粉状钎剂可用水或乙醇调成糊状后使用。火焰钎焊不锈钢时应尽可能地选用熔点较低的银钎料，如BAg45CuCd、BAg35CuZnCd,BAg45CuCd、BAg50CuZnCdNi和BAg45CuZn.同时要注意勿使不锈钢过热，否则其表面氧化变黑，造成钎料无法润湿母材。使用镉钎料时要注意工作场合的通风，以免危害操作者的健康。

3. 感应钎焊

感应钎焊就是利用变频电流在钎焊接头处产生的感应涡流的电阻热对工件进行加热，感应电流大小除与工件本身的形状和材质有关外，与变频电流的频率、感应圈的形状和匝数有关。变频电流的频率越高，感应圈匝数越多，感应圈与工件距离越小，加热速度越快。感应钎焊一般采用高频电流，频率在150~700Hz.感应圈有单匝和多匝，形状各异，与被钎焊的工件相适应。感应钎焊多在大气中进行，有时用氩气局部保护，个别情况下也在氩气或真空中进行，在大气下或使用氩气局部保护接头感应钎焊时需使用钎剂。感应钎焊不锈钢时选用钎料和钎剂的原则与火焰钎焊基本相同。

4. 电阻钎焊

它是将焊件直接通以电流或将焊件放在通电的加热板上利用电阻热进行钎焊的方法。钎焊时对钎焊处应施加一定的压力。可在普通电阻焊机上进行，最好采用根据电阻钎焊规范设计制造的专用电阻钎焊机。

电阻钎焊的优点是加热快、生产率高，操作简单，劳动条件好，过程容易实现自动化，接头小于65~380m㎡2 时经济效果最好，加热十分集中，对周围的热影响小，特别适于钎焊某些不允许整体加热的工件。但钎焊接头尺寸不能太大，形状也不能很复杂，这是电阻钎焊应用的局限性。电阻钎焊最宜焊铜，使用铜磷钎料可不用针剂；也适于焊铜合金、银合金、钢、硬质合金。使用的钎料有铜锌、铜磷、银基。常用于钎焊刀具、电器触头、电机定子线圈、仪表元件、导线端头等。

5. 浸沾钎焊

它是将焊件浸沉在加热浴槽（盐浴或金属浴）中所进行的针焊。由于浴槽中的液体介质热容量大、导热好，因而具有加热迅速、温度均匀、焊件变形小等优点。但是浸沾钎焊耗电多，熔盐蒸气污染严重，劳动条件差。浸沾钎焊适宜于大量连续生产，单件或非连续生产时不经济。

浸沾钎焊分为盐浴钎焊和金属浴钎焊。

①. 盐浴钎焊

盐浴钎焊所用的盐类不同，方法也不同。

a. 盐浴是由NaCl、BaCl2及CaCl2等按一定比例配合而成的，不同配方的盐浴有不同的熔点，一般可在500~1000℃范围内。钎焊时盐浴仅作为导热介质，工件需要预置钎料及钎剂，适合于用铜基、银基钎料钎焊碳钢、合金钢、高温合金、铜及铜合金等。

b. 在熔融的钎剂或含钎剂的熔盐中钎焊，工件只需预置钎料，如铝及铝合金的浸沾钎焊。

c. 所用熔盐不仅起钎剂作用，而且能在钎焊的同时向工件渗碳、渗氮。

②. 金属浴钎焊

金属浴钎焊是将焊件浸沉在盖有钎剂的钎料浴槽中加热所进行的浸沾钎焊。它主要用于软钎料焊接钢、铜及铜合金，特别适合于焊钎缝多而密集的产品，诸如蜂窝状热交换器、电机电枢、汽车水箱等。在电子工业发展为机械化的波峰钎焊方法，用于钎焊印刷电路板。

6. 烙铁钎焊

烙铁钎焊是利用烙铁头积聚的热量来熔化钎料，并加热钎焊处的母材而进行钎焊的方法。它只适用于钎焊温度低于300℃的软钎料（如锡铅或铅基钎料）钎焊薄件和小件，故多应用于电子、仪表等工业部门。钎焊时一般采用松香或氯化锌溶液作为钎剂。在电子工业中多以松香芯焊锡丝的形式使用。