【文章內容簡介】 焊和爐中釬焊等。這些方法在釬焊時一般都采用釬劑，并對加熱溫度和保溫時間有嚴格要求。火焰釬焊和烙鐵釬焊時，應避免熱源直接加熱釬劑以防釬劑過熱失效。由于鋁能溶于含鋅量高的軟釬料中，因而接頭一旦形成就應停止加熱，以免發(fā)生母材溶蝕。在某些情況下，鋁及鋁合金的軟釬焊有時不采用釬劑，而是借助超聲波或刮擦方法進行去膜。利用刮擦去膜進行釬焊時，先將工件加熱到釬焊溫度，然后用釬料棒的端部（或刮擦工具）刮擦工件的釬焊部位，在破除表面氧化膜的同時，釬料端部熔化并潤濕母材。 鋁及鋁合金的硬釬焊方法主要有火焰釬燭、爐中釬焊、浸沾釬焊、真空釬焊及氣體保護釬焊等?；鹧驸F焊多用于小型工件和單件生產(chǎn)。為避免使用氧乙炔焰時因乙炔中的雜質同釬劑接觸使釬劑失效，以使用汽油壓縮空氣火焰為宜，并使火焰具有輕微的還原性，以防母材氧化。具體釬焊時，可預先將釬劑、釬料放置于被釬焊處，與工件同時加熱；也可先將工件加熱到釬焊溫度，然后將蘸有釬劑的釬料送到釬焊部位；待釬劑與釬料熔化后，視釬料均勻填縫后，慢慢撤去加熱火焰。 空氣爐中釬焊鋁及鋁合金時，一般應預置釬料，并將釬劑熔解在蒸餾水中，配成濃度為50%～75%的稠溶液，再涂覆或噴射在釬焊面上，也可將適量的粉末釬劑覆蓋于釬料及釬焊面處，然后將裝配好的焊件放到爐中再進行加熱釬焊。為防止母材過熱甚至熔化，必須嚴格控制加熱溫度。 鋁及鋁合金的浸沾釬焊一般采用膏狀或箔狀釬料。裝配好的工件就在釬焊前進行預熱，使其溫度接近釬焊溫度，然后浸入釬劑中釬焊，釬焊時，要嚴格控制釬焊溫度及釬焊時間。溫度過高，母材易于溶蝕，釬料易于流失；溫度過低，釬料熔化不夠，釬著率降低。釬焊溫度應根據(jù)母材的種類和尺寸、釬料的成分和熔點等具體情況而定，一般介于釬料液相線溫度和母材固相線溫度之間。工件在釬劑槽中的浸沾時間必須保證釬料能充分熔化和流動，擔時間不宜過長。否則，釬料中的硅元素可能擴散到母材金屬中去，使近縫區(qū)的母材變脆。 鋁及鋁合金的真空釬焊常采用金屬操作活性劑，以使鋁的表面氧化膜變質，保證釬料的潤濕和鋪展。鎂可以以顆粒形式直接放在工件上使用，或以蒸氣形式引入到釬焊區(qū)內，也可以將鎂作為合金元素加入到鋁硅釬料中。對于結構復雜的工件，為了保證鎂蒸氣對母材的充分作用以改善釬焊質量，常采取局部屏蔽的工藝措施，即先將工件放入不銹鋼盒（通稱工藝盒）內，然后置于真空爐中加熱釬焊。真空釬焊的鋁及鋁合金接頭，表面光潔，釬縫致密，釬焊后不需進行清洗；但真空釬焊設備費用高，鎂蒸氣對爐子污染嚴重，需要經(jīng)常清理維護。 在中性或惰性氣氛中釬焊鋁及鋁合金時，可采用鎂活化劑去膜，也可采用釬劑去膜。采用鎂活化劑去膜時，所需的鎂量遠比真空釬焊低，一般w(Mg)%～%左右，含鎂量高時反而使接頭質量降低。采用氟化物釬劑配合氮氣保護的Nocolok釬焊法是近年來迅速發(fā)展的一種新方法。由于氟化物釬劑的殘渣不吸潮，對鋁沒有腐蝕性，因此可省略釬焊后清除釬劑殘渣的工序。在氮氣保護下，只需涂敷較少數(shù)量的氟化物釬劑，釬料就能很好地潤濕母材，易于獲得高質量的釬焊接頭。目前，這種Nocolok釬焊法已用于鋁散熱器等組件的批量生產(chǎn)中。 采用除氟化物釬劑之外的釬劑釬焊的鋁及鋁合金，釬焊后必須徹底清除釬劑殘渣。鋁用有機釬劑的殘渣，可用甲醇、三氯乙烯之類的有機溶液洗滌，再用氫氧化鈉水溶液中和處理，最后用熱水和冷水洗凈。氯化物是鋁用硬釬劑殘渣的清除可按下述方法進行；先在60～80℃的熱水中浸泡10min，用毛刷仔細清洗釬縫上的殘渣，并用冷水清洗；再在體積分數(shù)為15%的硝酸水溶液中浸泡30min，最后用冷水沖洗干凈。六、銅及銅合金的釬焊 釬焊材料（1）幾種常用軟釬料用于銅及黃銅軟釬焊的接著強度如表10所示。表10 銅及黃銅軟釬焊接頭的強度 用錫鉛釬料釬焊銅時，可選松香酒精溶液或活性松香和ZnCl2+Nh4Cl水溶液等無腐蝕性釬劑，后者還可用于黃銅、青銅和鈹青銅的釬焊。釬焊鋁黃銅、鋁青銅和硅黃銅時，釬劑可為氯化鋅鹽酸溶液。釬焊錳白銅時，針劑可選磷酸溶液。用鉛基釬料釬焊時可用氯化鋅水溶液作為釬劑，用鎘基釬料釬焊時可采用FS205釬劑。（2）硬釬焊用釬料及釬劑 硬釬焊銅時，可以采用銀基釬料和銅磷釬料。銀基釬料的熔點適中，工藝性好，并具有良好的力學性能和導電導熱性能，是應用最廣的硬釬料。對于要求導電性能高的工件，應選含銀量高的BAg70CuZn釬料。真空釬焊或保護氣氛爐中釬焊，應選用不含揮發(fā)元素的BAg50Cu、BAg60CuSn等釬料。含銀量較低的釬料，價格便宜，釬焊溫度高，釬焊接頭的韌性較差，主要用于釬焊要求較低的銅及銅合金。銅磷和銅磷銀釬料只能用于銅及其銅合金的硬釬焊，其中BCu93P具有良好的流動性，用于機電、儀表和制造工業(yè)中不受沖擊載荷零件的釬焊，～，銅磷銀釬料（如BCu70Pag）的韌性和導電性能都比銅磷釬料好，主要用于高導電要求的電氣接頭。幾種常用硬釬料用于銅及黃銅硬釬焊的接頭性能如表11所示。表11 銅及黃銅硬釬焊接頭的性能 七、活性金屬的釬焊 釬焊材料（1）鈦及基合金很少用軟釬料釬焊，硬釬焊所用的釬料主要有銀基、鋁基、鈦基或鈦鋯基3大類。 銀基釬料主要用于工作溫度小于540℃的構件。使用純銀釬料的接頭強度低，容易產(chǎn)生裂紋，接頭的抗腐蝕性及抗氧化性較差。AgCu釬料的釬焊溫度比銀低，但潤濕性隨Cu含量的增加而下降。含有少量Li的AgCu釬料，可以改善潤濕性和提高釬料與母材的合金化程度。AgLi釬料具有熔點低、還原性強等特點，適用于保護氣氛中釬焊鈦及鈦合金，但真空釬焊會因Li的蒸發(fā)而對爐子造成污染。Ag5Al(～)Mn釬料是鈦合金薄壁構件的優(yōu)選釬料，釬焊接頭的抗氧化和抗腐蝕性能好。采用銀基釬料釬焊的鈦及鈦合金接頭的抗剪強度如表12所示。表12 鈦及鈦合金的釬焊工藝參數(shù)及接頭強度 鋁基釬料的釬焊溫度低，不會引起鈦合金發(fā)生β相轉變，降低了對釬焊類夾具材料和結構的選擇要求。這種釬料與母材的相互作用程度低，溶解和擴散也不明顯，但釬料的塑性好，容易將釬料和母材軋制在一起，故非常適宜釬焊鈦合金散熱器、蜂窩結構和層板結構。 鈦基或鈦鋯基釬劑一般都含有Cu、Ni等元素，它們在釬焊時能快速擴散到基體中而與鈦反應，造成基體的溶蝕和形成脆性層，因此釬焊時應嚴格控制釬焊溫度和保溫時間，盡可能不用于薄壁結構的釬焊。BTi48Zr48Be是典型的鈦鋯釬料。它對鈦有良好的潤濕性，釬焊時母材無晶粒長大傾向。（2）鋯及基合金釬焊用釬料 鋯及基合金用釬焊主要有BZr50Ag50、BZr76Sn2BZr95Be5等，廣泛地應用于核動力反應堆的鋯合金管道的釬焊。（3）釬劑和保護氣氛 鈦、鋯及基合金在真空和惰性氣氛（氦、氬）中可獲得滿意的結果。氬氣保護釬焊應使用高純氬，露點必須是54℃或更低。火焰釬焊時必須采用含有金屬Na、K、Li的氟化物和氯化物的特殊釬劑。 釬焊技術 釬焊前必須徹底清理表面，進行脫脂和去除氧化膜。厚氧化膜應當采用機械法、噴砂法或熔融鹽浴法去除。薄氧化膜可在含20%～40%硝酸和2%氫氟酸溶液中消除。 Ti、Zr及其合金在釬焊加熱時不允許接頭表面同空氣接觸，可在真空或惰性氣體保護下進行釬焊，可以采用高頻感應加熱或保護中加熱等方法。小型對稱零件最好采用感應加熱的方法，而對于大型復雜組件，則采用爐中釬焊比較有利。 用于Ti、Zr及其合金釬焊的加熱元件最好選擇NiCr、W、Mo、Ta等材料，不能使用以祼露石墨為加熱元件的設備，以免造成碳污染。釬焊夾具應選用高溫強度好、熱膨脹系數(shù)與Ti或Zr相近、并與基體金屬反應性小的材料。八、難熔金屬的釬焊 釬料 凡溫度低于3000℃的各種釬料均可用于W的釬焊，其中400℃以下使用的構件可選用銅基或銀基釬料；在400～900℃之間使用的構件通常選用金基、錳基、猛基、鈀基或鉆基釬料；高于1000℃使用的構件，多采用純金屬Nb、Ta、Ni、Pt、Pd、Mo等釬料。鉑基釬料釬焊后的構件，基工作溫度已經(jīng)達到2150℃。如果在釬焊后進行1080℃的擴散處理，則最高工作溫度可達3038℃。 釬焊W的釬料大多數(shù)都可以用于Mo的釬焊，其中400℃以下工作的Mo構件可選用銅基或銀基釬料；400～650℃之間工作的電子器件及非結構件，可以使用CuAg、AuNi、PdNi或CuNi等釬料；更高溫度下工作的構件可采用鈦基或其他高熔點的純金屬釬料，應注意的是，一般不推薦使用錳基、鈷基和鎳基釬料，以避免在釬縫中形成脆性金屬間化合物。 Ta或Nb構件在1000℃以下使用時，可以選用銅基、錳基、鈷基、鈦基、鎳基、金基及鈀基針劑，其中CuAu、AuNi、PdNi、PtAu_Ni、CuSn釬料對Ta和Nb的潤濕性及釬縫成型好，接頭強度也比較高。由于銀基釬料有使釬焊金屬變脆的傾向，應盡可能避免使用。在1000～1300℃之間使用的構件，釬料應選用與它們形成無限固液體的純金屬Ti、V、Zr或以這些金屬為基的合金。使用溫度更高時，可選用含Hf的釬料。 W、Mo、Ta、Nb高溫釬焊用釬料見表13。表13 難熔金屬高溫釬焊用釬料 釬焊技術 釬焊前要求特別仔細地消除難熔金屬表面的氧化物，可以采用機械打磨、噴砂、超聲波清洗，也可以進行化學清洗。完成清理工序之后要立即進行釬焊。 由于W的固有脆性，在構件組裝操作中應小心處理W零件以免碰斷。為了防止形成脆性的碳化鎢，應避免W與石墨直接接觸。由于焊前加工或焊接而產(chǎn)生的預應力，應在焊前予以消除。W在溫度升高時極易氧化，釬焊時要求真空度要足夠高，在1000～1400℃的溫度范圍內進行釬焊時，真空度不能低于8103Pa。為了提高接頭的再熔化溫度和使用溫度可把釬焊過程和焊后的擴散處理結合起來，例如用BNi68Cr20Si10Fel釬料在1180℃下釬焊W，焊后經(jīng)1070℃/4h、1200℃/℃/2h的三次擴散處理后，釬焊接頭的使用溫度可達2200℃以上。 Mo在釬焊接頭裝配時，應考慮熱膨脹系數(shù)小這一特點，～。如果使用夾具，要選擇熱膨脹系數(shù)小的材料。火焰釬焊、受控氣氛爐、真空爐、感應加熱爐和電阻加熱超過再結晶溫度或由于釬料元素的擴散使再結晶溫度降低，都會Mo民生再結晶。因此，釬焊溫度接近再結盟晶溫度時，釬焊時間越短越好。在Mo的再結晶溫度以上釬焊時，一定要控制釬