2015.12.26   摘自西南交通大學材料科學與工程學院

一、釬焊的原理及優缺點

1．釬焊的原理

         釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件（母材）與釬料加熱到高于釬料熔點，但低于母材熔點的溫度，利用液態釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴散而實現連接焊件的方法。如圖1所示。

a)放置釬料，并對釬料和母材加熱。b)釬料熔化，并開始流入接頭間隙。c)釬料填滿間隙，凝固后形成釬焊接頭。

圖1釬焊過程示意圖

2．釬焊的優缺點

        與熔焊相比，釬焊有如下特點：

        (1)釬焊時，釬料熔化，焊件不熔化。焊接溫度隨所選用釬料不同從室溫到接近母材熔化的大范圍內變化。為了防止母材組織和性能變化，便可以選擇熔點低的釬料進行釬焊，熔焊則沒有這種選擇余地。

        (2)釬焊時，焊件常整體加熱或釬縫周圍大面積均勻加熱，因此焊件的相對變形量以及釬焊接頭的殘余應力都比熔焊小得多，易于保證焊件的精密尺寸。

        (3)釬縫主要是靠液態釬料自動填滿縫隙后凝固而成，只要釬料、釬劑和釬焊方法選擇得當，就可以多條釬縫或大批量的焊件同時或連續進行釬焊，生產率很高。釬焊過程很少受焊件結構的開敞性和可達性的影響。

        (4)由于釬焊反應只在母材數微米至數十微米以下界面進行，一般不牽涉到母材深層的結構，因此特別有利于異種金屬之間，甚至金屬與非金屬之間、非金屬與非金屬之間的連接，這是熔焊方法做不到的。

        (5)釬縫的強度和耐熱性都比母材金屬低。為了彌補強度不足，常采用增大搭接面積來解決問題。因而釬焊接頭較多地采用搭接接頭使結構的重量增大，耗材較多。

二、釬焊工藝

1． 釬焊接頭設計

(1)釬焊接頭形式

         釬焊接頭形式較多，但常使用的有搭接、對接、斜接及T形接等四種基本形式。搭接的接頭強度最高，其次是斜接，最差的是對接，所以承受載荷的零件，一般用搭接。對接只有在承受很小的厚壁構件中才采用。薄壁零件釬焊時，可采用鎖邊接頭以提高接頭強度及密封性。各種釬焊接頭如圖2所示。

圖2    各種釬焊接頭

 （2）搭接長度

          搭接接頭是釬焊常用接頭，為了保證釬焊搭接接頭與母材具有相等的承載能力，理論上可按下式 計算搭接長度L。搭接長度的計算公式為 。釬焊接頭搭接長度如圖3所示。

圖3 釬焊接頭搭接長度 

         在生產實踐中，搭接長度通常為釬焊金屬厚度3倍以上，但卻較少超過15mm。因為搭接長度超過 15mm以上時，在釬焊操作時很難獲得完美的釬縫。
 (3)接頭的裝配間隙

         釬焊是靠毛細作用使液態釬料填滿間隙的，因此必須正確選擇接頭的間隙。間隙的大小很大程度上影響釬縫的致密性和接頭強度。間隙太小，妨礙釬料流入，造成釬縫內夾渣或未釬透；間隙過大，破壞釬縫的毛細作用，釬料不能填滿間隙。

1．釬焊前焊件的表面處理和裝配

(1)焊件的表面處理

         焊件釬焊前焊件的表面處理包括去油、除氧化膜及焊件表面鍍覆鍍層。焊件表面鍍覆鍍層是為改善釬料對某些基體材料表面的潤濕性，為防止在釬焊過程中被嚴重氧化及釬料形成脆性化合物。

(2)釬焊接頭的固定

         設計釬焊接頭時必須考慮使焊前零件的裝配與定位簡便而又準確。對于尺寸較大結構復雜的零件，一般采用專用夾具來定位與夾緊。這時接頭設計不受限制，而對夾具則有較高的要求，如耐高溫，抗氧化，具有足夠的強度和剛性等。

(3)釬科的預置和定位

         在接頭設計時就必須確定用什么形狀的釬料，以什么方式和方法向接頭間隙進給釬料。通常氣體火焰釬焊和烙鐵釬焊釬料是在釬焊時進給的，其他釬焊方法一般都是預先把釬料安置在接頭上。

3.對釬料的要求及釬料的分類

(1)對釬料的要求

         釬焊時用的填充金屬稱釬料。由于焊件是依靠熔化的釬料凝固后而被

連接起來的。因此釬焊接頭的質量與性能在很大程度上取決于釬料為了滿足工藝要求和獲得高質釬焊接頭，釬料必須滿足下列基本要求：

1)應具有合適的熔點。釬料的熔點至少應比母材的熔點低40~50℃。若兩者熔點太接近，則釬焊過程不易控制，甚至可能引起母材過熱或局部熔化。

2)應具有良好的潤濕性，能充分填滿接頭間隙。
3)與母材的物理化學作用應保證它們之間形成牢固的結合。

4)成分穩定，盡量減少釬焊溫度下元素的損耗；少用或不用稀貴金屬 。

5)滿足釬焊接頭物理、化學和力學性能的要求。

(2)釬料的分類

         釬料按其熔化溫度范圍分為軟釬料和硬釬料。前者熔點在450℃以下，后者熔點在450℃以上。又根據組成釬料的主要元素把這兩類又細分為各種基的釬料。 軟釬料有：鉍基、銦基、錫基、鉛基、鎘基、鋅基等釬料。 硬釬料有：鋁基、銀基、銅基、錳基、鎳基、金基、鈦基等料。

4.釬劑

         釬焊時使用的熔劑稱釬劑（釬焊焊劑）。它是保證釬焊過程順利進行和獲得致密接頭不可缺少的焊 接材料之一。

(1)釬劑的作用：

         釬劑在釬焊過程中的作用。
         1)清除釬科和母材表面的氧化物。
         2)保護焊件和液態釬料在釬焊過程中免受氧化。
         3)改善液態釬料對焊件的潤濕性。

（2）對釬劑的要求

         1)釬劑應能很好地溶解或破壞釬焊件和釬料表面的氧化膜。

         2)釬劑的熔點和最低活化溫度應稍低于（約低10 - 30℃）釬料的熔化溫度。

         3)在釬焊溫度下應粘度小，流動性好，能很好地潤濕釬焊金屬和減小液態釬料的界面張力。

         4)釬劑及其清除氧化物后的生成物，密度小，有利于浮在表面呈薄層覆蓋住釬料和釬焊金屬，有效地隔 絕空氣，同時也易于排除，不致在釬縫中成為夾渣。

         5)釬劑及其殘渣對釬焊金屬和釬縫的腐蝕性要小，其揮發物的毒性小。

（3）釬劑的分類

         釬劑的分類方法很多，通常分為：軟釬劑、硬釬劑、鋁合金釬劑及氣體釬劑等。 不同的方法，要使用不同的釬劑。

關鍵詞：釬焊、軟釬料、硬釬料、金基焊料 、銀基焊料、銦基焊料、金鍺焊料、金錫焊料封裝、金錫焊料、Au80Sn20焊片、Au88Ge12、預置金錫蓋板、銦合金焊料片、錫銀銅SAC焊料片、無鉛焊料、銀銅焊片、Ag72Cu28、In52Sn48、銦銀合金焊片、錫銀銅SAC305、Sn96.5Ag3.5、Sn90Sb10、錫鉛焊片、半導體高密度封裝、 先藝電子、xianyi、trimsj.com.cn

廣州先藝電子科技有限公司是預成型合金焊料片專業生產商，我們可根據客戶的要求定制專業配比的金、銀、銅、錫、銦等焊料合金，加工成預成型焊片，更多資訊請看trimsj.com.cn，或關注微信公眾號“先藝電子”。