钎焊手册2

第二章：硬钎焊 2．1铝及铝合金的钎焊 铝及铝合金密度较小，一般在2.7±0.1g/㎝3之间，对于铝合金则视其中重金属或轻金属的含量而密度略有起伏。纯铝的电导率与退火铜相比约为后者的60%，铝合金则约为50%，含Mg量高的铝合金其比电导率则还要低一些。铝合金的热力学性质一般比较接近，比热容在0.9J/g·℃(20℃)左右，线膨胀系数在23μm/m·℃左右，与纯铜、黄铜、钢相比比较大。 2．1．1铝及铝合金的钎焊性 纯铝和铝锰合金的硬钎焊性最好，表面氧化物可以用钎剂清除。对于铝镁合金来讲，其钎焊性受到含镁量的影响。当含镁量ω（Mg）﹥1.5%时，随着含镁量的增加，钎焊性变坏；当含镁量ω（Mg）﹥2.5%时，钎焊困难，不推荐用钎焊方法来连接。 硬铝的钎焊性很差，主要问题是发生过烧。以LY12为例，加热温度超过505℃后，由于发生过烧，合金的强度和塑性均显著下降，因此，钎焊温度必须控制在505℃以下。由于缺少合适的钎料，导致其钎焊性很困难。 LC4超硬铝在温度超过470℃时就发生过烧，故除采用快速加热的钎焊方法（如浸渍钎焊）外，不宜进行硬钎焊。 锻铝合金中LD2硬钎焊性比较好。它的固相线温度为593℃，故应在低于590℃的炉中进行钎焊为宜。LD6合金的含镁量也不高，对焊接性没有影响。但它的固相线温度在555℃左右，因此过烧的敏感性比LD2大得多。LD6的硬钎焊温度以500～550℃为宜，但在600℃以下进行的浸渍钎焊，对其力学性能无不良影响。这是由于浸渍钎焊加热速度快，过烧过程来不及发展。LD9、LD10合金虽然含镁量并不高，但其固相线温度低而使钎焊困难。 ZL102铸铝合金是非热处理强化合金，固相线温度577℃，故必须在低于577℃温度下钎焊。由于它的含硅量高，使钎料难以润湿。ZL202铸铝合金含铜量比较高，固相线温度低，钎焊温度高于550℃就容易出现过烧现象，因此难以钎焊。ZL301铸铝合金由于含镁量高，不能钎焊。 2．1．2铝的钎剂钎焊 2．1．2．1 铝的氯化物钎剂钎焊 （1） 铝的氯化物钎剂 这是目前应用较广的一类钎剂。它的组成原理是：以碱金属或碱土金属的氯化物的低熔点混合物为基本组分，加入氟化物作为去膜剂，经常还加入某些以溶重金属的氯化物充当活性剂[2]。 采用碱金属或碱土金属氯化物的二元或三元混合物作基本组分，首先是它们的熔点能满足钎焊铝的要求；其次，它们和铝没有明显的作用，能很好的润湿铝和铝的氧化物。其中，碱金属的氯化物还具有小的表面张力。可供选择的低熔点氯盐混合物有两类：一类含氯化锂；另一类不含氯化锂。二者熔点虽均能满足要求，但从钎剂的其它性能看存在差别。含氯化锂的钎剂活性较强，粘度较小，熔点较低，有利于保证钎焊质量。不含或含氯化锂过少的钎剂，粘度较大，熔点较高，流动性较差，使用中还容易产生变质或产生沉渣，不利于钎焊。因此目前广泛使用的是含氯化锂的钎剂，它们通常以LiCl-KCl二元系或LiCl-KCl-NaCl三元系为基体。在二元系和三元系中，熔盐的粘度均随氯化锂的浓度增大而减小。虽然氯化锂的钎剂在性能上有显著的优点，但由于氯化锂价格昂贵，提高了生产成本。因此不含氯化锂的钎剂也仍然得到重视和一定范围的采用。 为了使钎剂具有去除氧化膜的能力，必须加入氟化物。这类钎剂去除氧化膜的速度和效果与加入的氟化物去膜剂的种类和数量有关。例如，氟化钠和氟化钾在一定含量范围内能显著地提高钎剂的去膜能力，促进钎料铺展。但添加量过多，使钎剂熔点升高，表面张力增大，反而使钎料铺展变差，即钎料的流动系数K下降。添加AlF3、LiF、Na2AlF6也存在类似情况。因此，钎剂中的氟化物添加量是受到限制的。 为了增加钎剂的去膜能力，需要加入一些易熔重金属的氯化物来提高钎剂的活性。用得较多的是氯化锌、氯化亚锡和氯化镉。钎焊时，其中的锌、锡和镉被还原析出，沉积在母材表面，促进去膜和钎料铺展。 1)氯化物钎剂去膜机理 氯化物钎剂一般都以碱金属和碱土金属的氯化物为载体，以重金属氯化物为反应剂，少量氟 化物作为抑制剂，在钎剂中起抑制作用。如NaF、KF等。钎剂在铝表面熔化铺展后，由于铝表面的Al2O3与Al热膨胀系数有差异，造成氧化膜上形成微细裂纹，促使钎剂中反应成分如ZnCl2与铝发生反应： ZnCl2+Al→AlCl3+Zn↓ 反应结果在铝表面出现一层Zn置换层,Zn在钎焊温度下成熔融状，并与Al合金化。这样就可去除铝（或铝合金）表面的氧化膜薄膜。同时形成的AlCl3沸点为193℃，钎剂中产生大量泡沫。抑制剂NaF(或KF)即与AlCl3反应： AlCl3+NaF→AlF3+NaCl 这样就大大减少泡沫的有害作用。 2)钎剂的实际配方 钎剂的实用效果与组元有害杂质（Fe、Mg等）的含量和配制 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 有很大关系。如果组元中特别是LiCl、ZnCl2、SnCl2等脱水不尽或发生水解将大大降低钎剂的活性。钎剂应当采用熔炼方法配制，然后在密闭下球磨粉碎。直接用原组元不经熔融迳直在室温球磨混匀是不允许的。 在表2-1 中序号为17，18的171B和172B钎剂对于含Mg量较高的铝合金有特殊的活性，其中应用了界面活性剂Tl+。它的特殊活性机制尚未有深入研究，看来它与镁无论在液相或固相都有很大的互溶度以及它与镁间很大的熔盐电位差是促成它易被镁还原并合金化的原因。其它所有界面活性剂离子，除Zn略强外，都不具备这以条件。可能这是它去除镁氧化膜活性较强的原因。遗憾的是Tl+离子，包括所有的铊盐都是管制的B级剧毒品，这就限制了它的使用。在特殊条件下使用时也要特别注意它的安全防护。此外，Cd2+离子也是有毒的，它的特殊优点在于容易脱水，不易吸湿也不易水解，比Zn2+，Sn2+稳定得多。这时它难于被完全取代的主要原因。 表2-1 铝用硬钎剂的配方和应用 序号 钎剂代号 钎剂组成 (质量分数)（%） 熔化温度/℃ 特殊应用 文献 1 QJ201 H701LiCl32-KCl50-NaF10ZnCl28 ≈460 [19.1] 2 QJ202 LiCl42-KCl28-NaF6-ZnCl224 ≈440 3 211 LiCl14-KCl47-NaCl27-AlF35-CdCl24-ZnCl23 ≈550 4 YJ17 LiCl41-KCl51-KF3.7-AlF34.3 ≈370 漫沾钎焊 5 H701 LiCl12-KCl46-NaCl26-KF-AlF310-ZnCl21.3-CdCl24.7 ≈500 6 Ф3 NaCl38-KCl47-NaF10-SnCl25 7 Ф5 LiCl38-KCl45-NaF10-CdCl24-SnCl23 ≈390 8 Ф124 LiCl23-NaCl22-KCl41-NaF6-ZnCl28 9 ФB3X LiCl36-KCl40-NaF8-ZnCl216 ≈380 10 LiCl(33-50)-KCl(40-50)-KF(9-13)-ZnF2(3)-CdCl2(1-6)-PbCl2(1-2) 11 LiCl80-KCl14-K2ZrF66 ≈560 长时加热 12 ZnCl2(20-40)-CuCl2(60-80) ≈300 反应钎剂 13 LiCl(30-40)-NaCl(8-12)-KF(4-6)-AlF3(4-6)-SiO2(0.5-5) ≈560 表面生成Al-Si层 14 129A LiCl11.8-NaCl33.0-KCl49.5-LiF1.9-CdCl22.2-ZnCl21.6 550 15 1291A LiCl18.6-NaCl24.8-KCl45.1-LiF4.4-CdCl24.1-ZnCl23.0 560 16 1291X LiCl11.2-NaCl31.1-KCl46.2-LiF4.4-CdCl24.1-ZnCl23.0 ≈570 17 171B LiCl24.2-NaCl22.1-KCl48.7-LiF2.0-TlCl23.0 490 18 1712B LiCl23.2-NaCl21.3-KCl46.9-LiF2.8- TlCl2.2-CdCl22.0)-ZnCl2(1.6) 485 19 5522M CaCl233.1-NaCl16.0-KCl39.4-LiF4.4-ZnCl23.0-CdCl24.1 ≈570 少吸湿 20 5572P SrCl228.3-LiCl60.2-LiF4.4-CdCl24.1-ZnCl23.0 524 21 1310P LiCl41.0-KCl50.0-ZnCl23.0-CdCl21.5-LiF1.4-NaF0.4-KF2.7 350 中温铝钎剂 22 1320P LiCl50-KCl40-LiF4-SnCl23-ZnCl23.0 360 适用Zn-Al钎料 （2）钎料 1）Al-Si系钎料 Al-Si系钎料主要是指以Al-Si共晶成分为基的钎料。也包括亚共晶、过共晶以及添加元素不高于5%的Al-Si合金。这一系列的钎料强度、钎焊性能、抗腐蚀性能好，并且和母材色泽一致。这一系列钎料可以进行变质处理，大大增加钎料和钎缝的韧性和折弯性能。 Al-Si合金系为共晶系，共晶点含Si12.6%，温度577℃。共晶组织中的Si相在铸态成蜷曲的片状，金相的界面成线状，力学性能较差，可对其进行某些微量元素得变质处理，因此变成树枝状，金相的截面呈蠕状，如再经一定的保温处理则相会进一步变成球粒状[4]。变质的钎料在钎焊后仍能保持某些变质结构[5]，钎缝的强度因此大大提高。 图 2-1 Al-Si系相图 钎焊后的冷却速度对Al-Si共晶钎料钎缝的结构有很大的影响。在添加某些变质剂元素后这种影响更加敏感。Al-Si共晶随着冷却速度加快，一般只是Si相组织变细，但并不改变其片状晶的外形，在加入某些微量杂质元素后随着冷却速度加快，Si相形貌开始由片状转变为树枝状。许多种元素都可作为变质剂，其中Na、Sr、La为比较敏感，其添加量只需0.1%~0.01%。通过钎焊后较快的速度冷却有利于钎缝强度的增加。钎料的加工性能优良可以方便的加工成丝或箔。 2）Al-Si-Cu-Zn系钎料 在Al-CuAl2-Si的赝三元系中有一个三元共晶点[6]，含(Cu)26.7%，ω(Si)5.0%，温度525℃。这一组成常用作液相点较低的钎料。在Al-Si钎料中加入Cu后钎料的流动性显著增加。此三元共晶钎料由于CuAl2金属间化合物的含量很高，因而很脆，只适于铸成条而难于加工成丝和箔。如果ω(Al)含量增加3%～5%，进入Al的液相区则可以提高此钎料的热加工性能，但液相点则相应提高至约540℃左右。Al-Si-Zn的相图三元共晶点E的组成为ω(Si)0.04%，ω(Al)5.10%，ω(Zn)94.86%，Al-Si。共晶钎料加入Zn后，钎料的润湿性和流动性均有加强。随着Zn浓度增加，Si的溶解度迅速下降。 该钎料体系中由于没有生成化合物，加工性能比较好，可以制成丝或带的形状。 3）Al-Cu-Ag-Zn系钎料 在Al-Al2Cu-Ag2Al的赝三元系中有一个三元共晶点[7]，含ω(Al)40.0%,ω(Cu)19.3%，ω(Ag)40.7%，温度500℃。此共晶点成分作钎料有很大的优点，流动性极好，镀覆性能也很好，色泽与Al母材较一致。缺点是比较脆。 4）Al-Ge-Si系钎料 本钎料的基本合金是Al-Ge系。它的相图见图2-2 。它是一简单共晶系共晶点成分为ω（Ge）55%，温度为423℃。流动性很好，铺展性极佳。体系内虽无化合物生成，但因共晶点含Ge量高达55%，极脆，铸条几乎无强度，落地便碎。由于共晶温度423℃处于难得的中温铝钎焊范围内，且钎焊工艺性能极佳，仍为人重视。使用时采用一些特殊措施，例如间隙应该减小，不要超过0.1mm。钎后钎缝在钎焊温度下作适当保温处理，可以得到较高的强度。Ge和Si在周期系中同族，物理化学性质极为相似，而且Al-Si和Al-Ge同为共晶系，前者通过添加某些变质剂元素获得变质结构，从而大大提高钎料和钎缝的强度。而后者却从实践和理论上都证明不可能获得Si的那种变质结构，但溶入Ti等难熔金属对Ge片状晶有聚集成块状晶的趋势[8]。 图2-2 Al-Ge系相图 图2-3Al-Ge-Si系相图[9] Al-Ge-Si系由于添加了Si而能改善Al-Ge系合金性能。本系的相图见图2-3所示。由于Ge-Si二元系是一连续固溶体体系，所以相图中只有一条二元共晶线由Al-Si系的e1联至Al-Ge系的e2为止。这条联系线上各点的组成与温度的关系见表2-13所例。由e1 -e2诸点Si，含量逐渐增加，Ge-Si固溶体分散相能被变质的倾向也随之加强。含 （Ge）量少于41.8%组成的合金已有可能产生较明显的变质结构[9]。本系中序号从3至6的各组成合金，经Na，Sr或La变质后都证明是有很大意义的钎料合金，钎焊工艺性能甚佳。液相点温度覆盖范围从480℃～550℃。 （3）钎焊方法 1）火焰钎焊。 火焰钎焊应用很广。它通用性大，工艺过程较简单，又能保证必要的钎焊质量；所用设备简 单轻便，又容易自制；燃气来源广，不依赖电力供应。主要用于铜基钎料、银基钎料钎焊碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金的薄壁和小型焊件。也用于铝基钎料钎焊铝及铝合金。 这种钎焊方法，是用可燃气体或液体燃料的气化产物与氧或空气混合燃烧所形成的火焰来进行钎焊加热的。 最常用的是氧乙炔焰。氧乙炔焰的温度内焰区最高，可达3000℃以上，因此广泛应用于气焊。但钎焊时只需把母材加热到比钎料熔点高一些的温度即可，故常用火焰的外焰区来加热，因为该区火焰温度较低而横截面较大。由于氧乙炔焰的高温对钎焊来说不中是必要的，有时甚至是有害的，因此用压缩空气来代替纯氧，用其他可燃气代替乙炔，如雾化汽油、煤气、石油气等。不论使用何种火焰，应调节成轻微还原性火焰，这种火焰能防止母材氧化，又具有较软的加热特性。焊炬的喷嘴应 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 成多孔型，使火焰分散，有利于均匀加热，这与普通的气焊炬是不同的。 火焰钎焊操作时，可预先将钎剂、钎料放置于被焊处，同时加热；也可以采取先加热工件到接近钎焊温度，然后手工送近蘸有钎剂的钎料棒到被钎焊处。火焰加热时，应采用还原性火焰的外焰均匀地加热工件，切忌直接加热钎剂和钎料。待钎剂与钎料熔化后，视钎料均匀添缝后，慢慢撤去加热火焰。 铝及铝合金的钎焊温度往往接近母材的熔点，因此在火焰加热时应严格掌握加热温度，以防止母材的熔化。 2）空气炉中钎焊 空气炉中钎焊铝及铝合金时，一般应预置钎料，并将钎剂溶解在蒸馏水中，配成质量分数为50%~75 %的稠溶液[3]，并将它涂敷或喷射在钎焊面上，也可以将适量的粉末钎剂覆盖于钎料及钎焊面处，然后把装配好的焊件放到炉中加热钎焊。为了严格控制加热温度，炉温波动应控制在±5℃范围内。 然而，这种普通的空气炉中钎焊方法对钎剂的效用有不利的影响， 即在钎料熔化前的加热过程中大部分钎剂因空气中的水分作用而失效，使在钎焊温度下真正起去膜作用的只是一小部分钎剂。如果在干燥空气炉中钎焊，可以节省钎剂的用量。 这种钎焊方法加热均匀，焊件变形小，所需用的设备简单通用，成本较低。虽然加热速度较慢，但一炉可同时钎焊多件，生产效率仍很高。其严重的缺点是：由于加热时间长，又是对焊件整体加热，因此焊件在钎焊过程中会遭到严重氧化，钎焊温度高时尤为显著。因此其应用受到限制。目前较多的用于钎焊铝和铝合金。 3） 浸沾钎焊 铝和铝合金的浸沾属于盐浴浸沾钎焊，是把焊件浸入熔化的钎剂中实现的。它具有加热快而 均匀、焊件不易变形、去膜充分的优点，因而钎焊质量好、生产效率高。特别适用于大批量生产，尤其适用于复杂结构，例如热交换器和波导的钎焊。 铝合金浸沾钎焊的主要工艺特点可简述如下： ①．钎焊材料 铝的浸沾钎焊不宜使用粒状或丝状钎料。因为焊件浸入时，熔化钎剂的粘滞作用和浮力易使钎料错位或失落。一般宜适用膏状或箔状钎料，可以方便地把它们敷在或夹在钎焊间隙中。这不但可防止钎料失落，而且可避免钎料过早熔化。最佳的方式是敷钎料板，它是表面压敷有钎料层的铝板或铝合金板。使用这样的敷钎板可以简化装配工艺、减少氧化膜的生成，使钎料更易流动形成接头。钎料的数量可通过调节包覆层的厚度加以控制：一般板厚小于1.6mm时，每侧包覆层厚度占总厚度的10%；板厚大于1.6mm时，每侧包覆层厚度可降至5%。早期多使用铝硅共晶成分的包覆层，它对温度和间隙的敏感性较大，钎焊温度稍高或是装配间隙过大，就难以保证钎焊质量。同时含硅量高增大了硅向板芯金属的扩散，使板的强度和塑性下降。相比之下，亚共晶成分的包覆层具有一定的熔化温度区间，如将钎焊温度控制在它的固、液相温度范围内，由于钎料未完全熔化、粘度比较大，不易流失，因而对温度及间隙的敏感性较小，钎焊工艺容易掌握。另外，由于含硅量低，硅向板芯金属扩散少，对板材的机械性能影响不大，因而采用越来越多。 浸沾钎焊时，钎剂不但起去膜作用，而且是加热介质。由于焊件在钎焊时要与大量的熔化钎剂接触，因此其成分中应避免使用重金属氯化物钎剂用量主要决定于焊件的最大尺寸和重量，以及所要求的生产率。首先，应保证在要求的生产率下最大的焊件浸入使，钎剂温度下降不致过多；其次，应保证焊件与盐槽之间有必要的间隔。这是由于铝比熔盐的导电性高得多，故必须防止焊间接触盐槽的电极和处于电极间所形成的电场中，否则，电流将经过焊件传导，使焊件有过热的危险。同时焊件也必须避开槽底的沉渣。 正常的钎剂溶液应呈微酸性，PH值介于5.3～6.9之间。钎焊过程中，钎剂一直处于熔化状态。钎剂组分的挥发、与焊件的作用以及从外界混入的其它脏物，都会引起钎剂成分和性能的变化。不正常的钎剂盐浴往往呈碱性、PH值高于7。另外，钎焊中焊件会带走部分钎剂。因此，必须经常补充钎剂并控制杂质含量，以保证钎剂正常的成分、性能和数量。 ②钎焊工艺 预热 装配好的焊件在钎焊前应进行预热，使其温度接近钎焊温度，然后浸入钎剂中钎焊。预热是为了干燥零件，避免盐浴温度降低过多，以缩短浸沾时间。同时防止钎剂在焊件上凝固阻塞焊件中的通道。预热温度一般在540～560℃范围内。预热时间主要根据焊件大小确定，应保证焊件各部分都达到规定的预热温度。预热时间过长，将使氧化膜厚度激增；钎料层中的硅向板芯金属中扩散，使钎料层成分变化、有效厚度减薄，熔点升高，影响钎焊质量。 钎焊 完成预热的焊件立即浸入盐浴中钎焊。钎焊时要严格控制钎焊温度、时间和焊件浸入方式等。钎焊温度应根据焊件的材料、厚度、尺寸大小，钎料的成分和熔点，并考虑具体工艺情况来确定。一般介于钎料液相线温度和母材固相线温度之间。对于亚共晶钎料层，也可取介于钎料结晶区间的温度。钎焊温度越高，钎料的润湿性、流动性越好。但是，温度过高，母材易被熔蚀，钎料也有流失的危险。温度过低，钎料熔化不够，可能产生大面积脱钎。同时盐浴的温度波动应控制在±3℃以内。 焊件在钎焊中的浸沾时间应保证钎料充分的熔化和流动，但时间不宜过长。否则，钎料中的硅可能扩散到板芯金属中去，使之变脆，且使钎缝钎角缩小。因此浸沾时间要严格控制。 钎焊时焊件应以一小角度的倾斜浸入钎剂溶液中。浸入的角度和速度要适当，以免零件变形和错位。同时要使钎剂容易进入焊件内部，使其中的空气能自由排出。如焊件的不同部位质量相差较大，则应将质量大的部分首先浸入并保持一定时间，然后再将其余部分浸入，以求得加热均匀。对于大焊件，在浸入数分钟后，宜以一定倾角吊出盐浴表面，排除焊件内的钎剂熔液后再次浸入，即采用两次浸沾工艺。它不仅有利于去除焊件表面的氧化膜，而且有助于使焊件内部在较短的时间内达到钎焊温度。更大的焊件还可以采用多次浸沾方式。 当钎料已充分熔化填缝形成接头钎角后，即将焊件仍以微小倾角、缓慢平稳的吊离盐浴一小距离，保持到钎料凝固后再移开，进行钎焊后处理。 钎焊后处理 主要使进行清洗以彻底清除残余的钎剂。清洗质量好坏对产品使用寿命影响很大。对清洗质量应进行检查；将清洗过的焊件存放12小时，取水样化验氯离子，要求≤20ppm。不合格者应重新清洗。最后进行钝化处理。 2．1．2．2铝的氟化物钎剂（Noclock钎剂）钎焊 氯化物钎剂钎焊时残留的钎剂具有腐蚀性，要进行焊后处理，进行清除；同时，氯化物钎剂容易吸潮，保管和适用不方便。使用氟化物钎剂进行钎焊就可以克服以上的缺点。氟化物钎剂是利用AlF3-KF共晶作为钎剂。它首先是在二十世纪六十年代提出，在七十年代得到迅速发展[10]，后来Alcan公司将它付诸应用并取名Noclock方法，表示无腐蚀之意。此种钎剂呈白色粉末状，主要是通用分子式为K1-3AlF4-6的氟铝酸钾盐的混合物。钎剂有一确定的熔点范围：560～572℃℃，低于Al-Si合金的熔点。这种钎剂不具腐蚀性，不吸湿，微溶于水（0.2～0.4%）。因此该钎料可长期存储和使用。在室温下，钎剂不与铝发生反应，仅在熔化状态下才具有反应活性。 图2-4 KF-AlF3系相图[1] 氟铝酸钾钎剂的制备方法，综合文献报道约有以下7种[1]： （1）用定量的AlF3和KF加水磨成糊，然后在低于200℃烘干1小时，或将AlF3和KF加入50℃的水中，充分搅拌使反应完全，产物在100～550℃温度下蒸发至干并加热； (2)用定量的AlF3和KF加热熔融，冷却物磨细至150～200筛目； （3）分别合成K3AlF6和KalF4然后将它们按比例混匀成图 中E2点的组成； （4）将无水AlF3和KF脱水后的干粉按比例混匀研细，在300℃下焙烧[11]； （5）将定量的Al(OH)3溶于HF中，然后用定量已知浓度的KOH溶液处理。温度保持30～100℃，酸度PH＜4[12，13]; (6)用无定性的Al(OH)3加入到HF和KF(或KOH，K2CO3)的混合液中。温度50～60℃，PH=5～10。由此可得到粒度细，比表面大，易于在水中悬浮的钎剂[14]； (7)将定量的Al(OH)3或金属铝屑溶在定量的KOH溶液中，生成KalO2和KOH的混合液，再用过量的HF转化为氟铝酸钾钎剂[15]。 氟铝酸钾钎剂熔化之后，可以溶解掉铝表面难溶的氧化物，并且防止表面进一步的氧化。同时，氟铝酸钾钎剂润湿待焊铝（或铝和金）的表面，使得熔化钎料通过毛细作用顺利流入接头，实现钎焊连接。冷却之后，残留钎剂在表面形成很薄的一层，通常厚度为1～2μm。该层不吸潮、防腐蚀，而且在热循环中不易碎裂。 (1)钎焊方法 1 火焰钎焊 使用氟化物钎剂的火焰钎焊方法与使用氯化物时基本一致。但有几个问题要注意一下：首先氟铝酸钾盐的熔点只是略低于钎料的熔点，而且钎焊温度接近铝和铝合金的熔点，因此在加热时，要进行均匀加热，必须避免钎缝表面温度过高。这样在钎焊时，一旦钎剂干燥后，用强火进行钎焊时，钎焊火焰不应长时间的对准部件上的某一点，火焰必须不断地在钎缝前后来回移动，以使整个焊缝部位同步达到钎焊温度，避免出现过热和烧穿现象。一旦钎料完全熔化，应立即移开火焰使被钎焊的钎缝部位冷却。其次，一旦熔化，钎剂仅在干结前短时间内具有反应活性，建议在钎焊前先将钎料添加到钎缝中；但对于有足够经验的钎焊操作人员，也可在钎剂熔化后才添加钎料。另外，一般说来，在火焰钎焊时，较高的含镁量是可以接受的，因为加热速度较快，使得扩散的镁没有足够的事件发生作用来显著降低钎剂的钎焊效果。含镁量高达1%时，可轻易进行钎焊。超过1%时，须通过某些方法（增加钎剂在重量、提高加热速率）进行钎焊。 2 炉中钎焊 氟铝酸钾钎剂的炉中钎焊是比较好的方法。当在炉中钎焊对于含镁的合金进行钎焊时。这时， 镁扩散到合金表面并与氧化膜反应生成难溶于NOCOLOCK钎剂的氧化镁与氧化镁与三氧化二硅的尖晶石。此外，镁和（或）氧化镁与钎剂反应，从而降低钎剂效率。因此炉中钎焊的首要原则是镁的总含量低于0.5%重量比。含镁高时，可考虑采用火焰钎焊。对于NOCOLOCK钎剂钎焊，使用不活泼气氛进行钎焊是最好的选择。通常情况下，一般采用氮气的保护气氛下进行钎焊。为了获得最佳的钎焊效果，炉中气氛一般要求露点≦-40℃，氧气的浓度低于100ppm。在530～560℃区间内，少量KAlF4蒸发，与少量存在于气氛中的潮气反应，生成少量的HF，这样，可以严格的控制气氛的露点，为钎焊提供一个良好的气氛，也可以减少HF的产生量。使用氮气氛钎焊时，NOCOLOCK钎剂一般在565～570℃之间熔化，去除铝或铝合金表面的氧化物薄膜。在577～605℃，钎料熔化，钎焊接头形成。 (2)氟铝酸钾钎剂的改性(modification) 在应用氟铝酸钾钎剂的基础上，近年来发表了大量的文献讨论Nocolok方法的改进。有两个方面： 一是在氟铝酸钾钎剂中加入第三种或更多种盐以增加钎剂的活性及其它性能，另一是发展氟铝酸钾钎剂的新的应用方法。 硅的存在可以使氟铝酸钾钎剂的活性大为增加[15]。比较理想的方式是以K2SiF6的形式加入，但要计算多余的KF量。在w（Si）的含量超过钎剂的2%时可以自钎，无需另加钎料。加入K2GeF6有更高的活性。加入SnF2[16]、PbF2[17]、ZnF2[17]和KBF4[18]都报导能有效提高钎剂的活性。这道理很明显，因为这些添加物的主元素钎焊时都被母材还原析出液态的金属或合金，起了传质的作用。但过量重金属离子和B的存在将使接头的颜色变暗。 Nocolok方法的改进上，一些专利文献报导了将氟铝酸钾钎剂与钎料粉末混合后使用，例如用锌粉[19，20]，Al-Zn合金粉[21，22]与钎剂调成浆料喷涂与工件表面，加热熔化后就使工件变面形成相应的锌层或Al-Zn层以利进一步的钎焊。 近年来将KALF4当作气相钎剂的方法逐渐发展起来。一种是直接在低压非氧气氛中混入KALF4蒸气进行铝合金的钎焊[23]，另一种则是在铝零件外面用真空沉积一层KAIF4[24]然后再根据需要拼装组合再钎焊 在Al-Si共晶钎料的表层用漂浮法（Floating method）沉积一层AlF4钎剂而形成复合的钎料[25]，可以用有机溶剂，例如正 醇调成焊膏使用。Takemoto[26]研究了Al-Si共晶钎料粉与Nocolok钎剂调成焊膏的各种影响因素，指出钎焊结果主要取决于钎料分得含氧化物量。提出：除去钎料粉中粒径小于30um的粉粒，是获得优良钎缝的关键。 (3)中温氟铝酸盐钎剂 常规的Nocolok方法应用氟铝酸钾钎剂配合铝硅钎料时，由于钎剂和钎料熔化温度较高（分别为558℃和577℃），通常要在600℃下进行钎焊操作。这样，对于一多半的铝合金，由于其过烧温度低于600℃而不能用氟铝酸钾钎剂进行钎焊。特别是对于硬铝来讲，钎焊时的温度不能超过500℃。这样对钎剂的熔化温度就要求低于480～490℃。因此要求开发无腐蚀、水不溶而熔化温度又低于480～490℃的钎剂。 CsF-AlF3是Nocolok钎剂的改进型。图2-5中可用作钎剂的共晶点E2含AlF342.0mol%,CsF56.0mol%,熔化温度471℃。Suzuki指出此钎剂有较高的钎焊效率，对火焰的稳定性比氟铝酸钾剂要高，最大的优点是对含镁量的合金有特殊的活性。董健利用Ag-Al-X-Y钎料、Zn-Al-Y(1)钎料和Zn-Al-Y(2) 配合CsF-AlF3钎剂，采用中温火焰钎焊技术，对LY12铝合金在开始过烧温度下（≤503℃），实现了对LY12铝合金的钎焊连接。防止LY12铝合金母材过烧缺陷产生，同时，钎缝抗剪强度τ=140Mpa，抗拉强度σb=300Mpa，力学性能满足使用要求。通过实验发现，改进型的CsF-AlF3中温无腐蚀钎剂对含有Mg的LY12铝合金具有很高的活性，它是以溶解方式去除LY12铝合金表面的氧化膜。该钎剂的中，CsF价格很贵，是此钎剂的主要不足[27]。 图2-5CsF-AlF3系相图[28] 2.1.3铝的无钎剂钎焊 无钎剂钎焊可省掉钎剂和施加钎剂的费用，不需要钎焊后清理组件，还可避免因残余钎剂或钎剂反应生成物对设备可能造成的腐蚀和对空气及水可能造成的污染。 自从发现镁蒸气在真空钎焊中具有促进钎料的流动性以来，这种使用镁作活化剂的方法已成为常规真空钎焊铝的正式工艺。关于镁在真空钎焊中的作用，存在着不同的观点。有的观点认为，在真空条件下，Mg除了进一步消除残存的氧之外，主要作用是还原Al2O3膜使其产生破坏，从而促进钎焊。也有的观点认为，Mg蒸气除起消除环境中氧和水汽的有害作用外，还渗入膜下母材表层，与扩散进入的硅一起，形成低熔点的Al-Si-Mg合金而熔化，从而破坏了表面氧化膜与母材的结合，使熔化的钎料得以润湿母材，在膜下沿母材铺展，并将表面膜浮起而除去。 （1）真空钎焊 铝的氧化膜十分稳定，单靠真空条件不能达到去膜的目的，必须借助于蒸气压较高、对氧的亲和力比铝大的某些金属活化剂的作用，如锑、钡、锶、铋、镁等。这是因为此类金属的蒸气压较高，它们在真空中容易挥发，有利于清除氧化膜，且价格较低，因此目前普遍采用。活性剂镁可以以纯镁小粒直接放在接头旁使用，或以蒸气形式引入钎焊区，也可以将镁作为合金元素加入铝硅钎料中。第一种方式的主要缺点是镁的挥发将在远低于钎焊温度时发生，同时对结构复杂的焊件很难遍布；第二种方式的设备和工艺比较复杂；最后一种方式没有上述缺点，可保证镁的蒸发和钎料的熔化相适应，而且镁蒸气是在接头处就地产生。另外，镁能降低铝硅钎料的熔点，故应用较多。综合考虑，含镁量ω（Mg）=1.0～1.5%为宜。如铝硅钎料中加镁的同时添加质量分数为0.1%左右的铋，可以减少钎料的加镁量，减少钎料的表面张力，改善润湿性，并可降低对真空度的要求。 在铝的真空钎焊中，通过镁的活化剂作用而实现去膜的机理，早期有人认为是，钎焊加热中在钎焊区产生镁蒸气，一方面与真空中残存的氧和水分反应，消除它们对铝的有害作用；另一方面，更重要的是对母材表面氧化物起直接还原作用而去膜。但后来进行的研究表明，母材表面氧化膜并未被还原去除，故对去膜提出了新的观点认为，除起消除环境中氧和水气的有害作用外，镁蒸气渗入膜下母材表层，与扩散进入的硅一起，使此表层形成低熔点的Al-Si-Mg合金而熔化，从而破坏了氧化膜与母材的结合，使熔化的钎料得以润湿母材，在膜下沿母材铺展，并将表面膜浮起而去除。 真空钎焊适于采用对接、T形及与之类似的接头形式，装配时宜采用较大的间隙。这些接头形式开敞性较好，间隙内的氧化膜容易排除。搭接接头间隙内的氧化膜较难排除，故不宜采用。 铝的真空钎焊工艺与其它金属真空钎焊工艺基本相同，但铝的真空钎焊时常需要10mPa以上的真空度。但由于其去膜依靠镁活化剂的作用，对于结构复杂的焊件，为了保证母材获得镁蒸气的充分作用，常采取局部屏蔽的补充工艺措施。最通用的方式是将焊件放入不锈钢盒内（通称工艺盒），然后置于真空炉中加热钎焊，这样可明显改善钎焊质量。必要时，盒内还补充使用少量纯镁粒来加强作用。无钎剂炉中真空钎焊具有下列优点：消除了形成钎剂夹杂的可能性；可在组件上设计盲腔、曲折的通道和细小的孔道，不用考虑钎焊后的钎剂去除或夹藏问题。真空钎焊铝件表面光洁，钎缝致密，钎焊后不需要进行清洗。 （2）铝和铝合金的气体保护钎焊 从经济和技术的角度来看，用中性气氛环境来代替真空时进行钎焊有很多优点。例如，对系统渗漏率的要求可以降低、设备比较简单、而且减少了挥发性元素沉积引起的设备维修工作，因此生产成本较低。加热主要依靠对流，速度较快也较均匀，即有利于保证质量又有较高的生产率。因此，近年来中性气体保护钎焊铝的方法受到重视，发展较快，是一种有前途的铝钎焊方法。 在中性气氛中钎焊铝，其表面氧化膜不能靠分解去除，仍然象在真空钎焊时一样，必须借助于镁的活化剂作用来去膜。不同的是取得好的钎焊效果的钎料含镁量却远低于真空钎焊所需数值，ωMg=0.2～0.5%左右即可，高含镁量反将导致不良的接头质量。这是因为在中性气氛中，钎料中蒸发出来的未与母材反应的剩余镁蒸气，由于气体分子的阻挡，被拘留于母材表面而与表面吸附的气体中的氧和水反应，生成氧化镁，妨碍钎料的铺展和润湿。此外，钎料中添加少量的铋，有利于提高钎焊质量。作为中性气体可以使用氩或纯净的氮，其露点温度应低于-40℃。 2.1.4工件的焊前准备和焊后的处理 （1） 接头和夹具的设计 铝和铝合金的钎焊，宜采用搭接接头，推荐的接头形式如图2-6： 图2-6典型钎焊接头设计[29] 铝钎焊的钎缝间隙影响钎焊工艺和钎缝的质量。间隙逾窄，熔态钎剂钎料在钎缝中的毛细作用愈强，但易夹渣。间隙太宽，钎料难于流布到尽头，钎缝的应力也不均匀。铝钎焊的合适间隙如表2-2所示： 表2-2 浸沾钎料 接头宽度 合适的钎缝间隙 〈6.5 mm 0.05~0.1mm 〉6.5 mm 0.05~0.5mm 火焰、炉中、感应钎焊 〈6.5 mm 0.1~0.2mm 〉6.5 mm 0.1~0.5mm 接头设计应当使零件在钎焊前容易装配。设计密封的组件时，必须为钎焊期间流出气体逸出的孔道。铝合金钎焊零件最好设计成自夹紧形式，夹具和固定装置必须使零件不致因热膨胀的差异而发生错动。通常采用纯镍、因康镍、不锈钢、特种合金钢以及低碳钢来制造夹具和固定装置。低碳钢夹具的使用寿命较短，但在其表面上镀铝可延长使用寿命。 （2）工件的预清洗 被钎焊的工件必须仔细除去表面的各种污物、过厚的氧化膜和加工带来的油污，才能获得良好的钎缝。工件表面粘油污最理想的去除方法是在一个密闭舱内用有机溶剂的蒸气冲刷驱除。用三氯乙烷、四氯乙烯或其他商品溶剂的蒸气冲洗，也可用石油类溶剂或氯化烃类溶剂刷洗。水溶液去油的配方最好用磷酸三钠的碱性水溶液加少许洗洁净类的表面活性剂刷洗，最后用水冲净。油污除尽以后，应对铝合金表面氧化膜的厚度进行判断，是否影响钎焊的进行。过厚的氧化膜可用不锈钢擦丝或铜丝刷打、磨等方法局部去除。一定不要用砂纸,谨防砂粒嵌入。大面积清除氧化膜常用化学方法。通常采用5%的ω(NaOH)溶液清洗，温度保持60℃左右。清洗释放出大量氢气夹带大量碱物对呼吸道刺激很厉害并易着火爆炸，应在良好通风处进行。随着清洗反应的进行温度会很快上升，应注意降温以免反应过于剧烈。 同时，碱溶液主要熔去纯铝而留下合金元素形成黑色浮渣或贴在母材表面的沉渣。合金元素量愈大，黑色浮渣愈多，因此清洗铝合金时应注意控制溶液的温度和清洗时间，有时宁可用更稀一些的清洗液。碱洗的时间最好控制在10~15秒以内，碱液在去除氧化膜时不是均匀的蚀去一层，而经常将母材蚀出高低不平的凹坑和留下一些碎屑。碱洗以后应该用清水仔细冲净碱液。残余的微量碱液完全冲净是很难的，合金留下的黑色沉渣也不能靠水冲洗掉，用酸浸泡则很容易都去除。为防止酸对母材的腐蚀应该采用氧化性的酸，通常在室温下使用稀的硝酸或铬酸来冲洗。酸浸后应该再用水冲洗，最后一两次应该用去离子水或蒸馏水冲洗以免留下水垢。然后风干或温风吹干。此过程不可用手直接触摸，否则洁净的表面极易留下汗迹和指纹。 如果合金表面比较洁净，氧化膜不厚，可以免去碱洗而直接用酸洗。酸洗可用硝酸和氢氟酸的混合液，它不但能去除氧化膜，也能薄薄的削去一层金属，削去速度比碱液慢得多，均匀性也较佳。 清洗干燥后的工件应及时完成钎焊工作，如有储存期超过48小时，则应装入塑料袋中封存。 （3）工件的焊后清洗 焊后粘附钎剂的工件必须彻底清洗干净以防腐蚀。最有效的清洗是焊后趁热浸入沸水中继续煮沸。在清洗釜内的水应该流动循环或吹入气流搅动并且需要定时更换。必要时还需人工或机械刷洗工件。超生振动清洗是极有效的一种方法。复杂的带狭缝或小深孔的工件常需在流动的，不是更换的热水中浸泡好几天。铝工件在这种情况下只要洗水勤于更新，一般不至于引起孔蚀。 钎剂的最后残余常需采用硝酸清洗液、硝酸-氢氟酸混合清洗液、氢氟酸清洗液以及硝酸-重铬酸钠清洗液、铬酸酐-磷酸清洗液等化学方法清除。清洗完毕要用清水将清洗液彻底冲净，否则清洗液本身又会给工件薄弱处酿成穿孔腐蚀。要求高的工件还需要用去离子水或蒸馏水洗涤。清洗槽在用硝酸作清洗液时可以使用不锈钢制成，在使用HNO3-HF混合洗液或HF清洗液时需用玻璃钢槽，这种槽也可以用于HNO3-Na2Cr2O7清洗液.热的清洗液也可使用。 2.1.5铝和其它金属的钎焊 铝可以和其它许多金属钎焊。在某些具体场合，要考虑钎焊后涂以油漆或其它适当的涂层，以减少焊后接头区的电化腐蚀。还必须考虑因不均匀膨胀而产生的应力。 2.1.5.1铝与钢的钎焊 应防止钢在预热及与铝的钎焊过程中被氧化。盐浴钎焊时，通过将不加热的零件浸入熔态的钎剂中可防止氧化，但是这种方法很可能引起零件翘曲或错位，因而其应用受到限制。电镀钢或涂层钢比无涂层钢较易于钎焊到铝上。采用了钢、镍或锌电镀层和铝、银、锡或热浸锌涂层以促进钢的润湿，并最大限度地减少脆性铝-铁化合物的形成，从而形成一种延性较好的接头。铝涂层钢可以很容易地用铝钎料和钎剂火焰钎焊到铝上。钎焊工艺和铝与铝钎焊时相同，但是预热应迅速，钎焊时间必须尽量的短，以免在界面上形成脆性的铝-铁相。正常间隙为0.25mm左右、搭接长度为12.7～63.5mm的管与管接头的剪切强度为68.94～103.41Mpa。在某些复杂的应用中，必须采用多步连接工艺以便去除钎剂。例如，将一般钢管的一端热浸涂以铝，在将此涂敷铝的一端盐浴钎焊到一段铝管上。在彻底清理钎焊好的分组件从而去除残余钎剂之后，将铝管的一端熔焊到已经炉中钎焊并清理过的铝容器上。钎焊后的组件达到真空密封。 2.1.5.2铝与不锈钢的钎焊 铝及铝合金与不锈钢钎焊时，通常采用Al-Si共晶钎料，钎焊方法可采用高频钎焊、真空钎焊、炉中钎焊和火焰钎焊等。当采用普通空气炉中钎焊或火焰钎焊时，还要配合钎剂，一般采用LiCl-KCl-NaF-ZnCl2系的钎剂或NOCOLOK钎剂。钎焊结果表明，由于不锈钢母材中的铁元素向铝与不锈钢焊缝区扩散，不可避免的形成影响钎缝质量的Al-Fe，Al-Fe-Mn等含铁金属化合物脆性相；并由于两种材料线膨胀系数的差异，导致钎焊冷却后接头形成较大的残留应力，在矫形时常常会导致不锈钢和铝之间开裂，难以满足复合加热结构连接的需要。实际生产中通常采用高频压力钎焊工艺，利用快速加热以减少脆性相的生成；同时，引入压力，可从某种程度上解决上述问题。 压力是实现铝/不锈钢大面积感应钎焊的重要参数，它不仅直接关系到钎接过程能否顺利进行，而且还影响着钎接的热过程和钎缝的质量。 (1)铝/不锈钢的大面积感应钎焊 常规的钎焊工艺（如盐浴钎焊，炉中钎焊），由于熔融钎剂、钎料的不规则、紊乱的宏观填缝流动，势必会形成夹气、夹渣、夹气-夹渣等致密性缺陷，致使钎缝致密性较差，尤其对于铝板/不锈钢板之间的大面积结构，钎着率仅有60~70%。接触反应钎焊是一种依靠材料间的冶金反应(共晶反应)所产生的液相合金来实现连接的“自钎料”钎焊技术，它避免了钎料的宏观填缝行为，可以提高钎缝致密性，同时依靠反应液相层的阻隔延迟效应，可以成功的解决了铝/不锈钢钎焊缝的脆性层问题。同时，Al-Si粉状钎料撒粉法会造成涂撒不均匀，工艺不稳定，生产效率低。为此可采用反应中间层制成钎焊膏，钎焊膏的优点在于容易实现钎料量和料剂比的控制，便于复杂结构的装配和易于实现钎焊过程自动化。 1)、接触反应材料的选择 与基体Al发生共晶反应的元素很多，如Mg、Zn、Ge、Cu、Ag等。但共晶体中Mg、Zn、Ge、Cu、Ag的含量均较高，Mg为35Wt%，Cu为33.2Wt%，Ge为53Wt%，Ag为72Wt%，Zn更高达95Wt%之多，因此钎焊时为了得到足够的液相层来完成连接，必须加入较多的中间层，因此在数量控制方面较差，而且Zn、Cu等与Al之间为互扩散，很容易造成对铝基体的腐蚀，因此通常选择Si作为接触反应的中间层材料。 2)、硅钎焊膏的配置 ①钎料的制配 根据反应原理以硅粉为钎料，硅金属粉体的获取方法有很多种，如湿喷、干喷以及机械研磨等。湿喷虽然粉粒在空间停留时间较短，但落入水池冷却后需要经过烘干处理，在干燥的过程中，硅粉会发生氧化，结果造成含氧量高，降低了活性，而且湿喷法颗粒越小，含氧量越高。高的含氧量会阻碍接触反应钎焊的顺利进行。干喷的方法，虽然落粉时间长，但比起湿喷较长时间的高温烘干还是大大减少了氧化的机会，含氧量降低了许多，但粉粒外形极不规则，一般呈多角形，虽经过多次过筛，得到的粉末颗粒仍不均匀，很难涂覆。机械研磨法制粉可以获得低含氧量且表面为球形颗粒大小均匀的粉末。 ②钎剂的制配 根据钎焊母材的温度及钎焊温度，改良过的钎剂的主要成分为KAlF4，K2AlF5˙H2O，K3AlF6以及降低熔点的稀有元素，此钎剂在达到一定的加热温度时能去除铝表面的氧化物及污染物，以保证反应的顺利进行。 ③粘接剂的选择 粘接剂采用纤维素粉末经特殊活化处理后与纯水混合进行制配，在搅拌机上搅拌30分钟，静置24小时后使用。该种粘接剂粘度适中，温度达到150℃即能完全挥发不留下痕迹，对焊接不造成任何影响。 ④钎焊膏的制配 将钎料、钎剂、粘接剂按比例称量好后，先将钎剂与粘接剂混合在搅拌机内搅拌30分钟直至均匀，再将钎料逐份的加到其中，分10次加入，每次都搅拌均匀后方再加入，最后一起搅拌30分钟直至完全均匀为止，再将配好的焊膏进行分装，密封保存于常温下。 3)钎焊过程 首先将铝板和不锈钢板进行焊前处理。不锈钢采用丙酮去油，再用清水冲洗；铝板用10%的烧碱溶液去氧化膜，然后用清水冲洗，再用5%的硝酸溶液进行中和处理，最后再用清水冲洗，晾干。在铝板上均匀的涂上一薄层接触反应钎焊膏，晾干后施焊。 钎焊在LH-30KW的电子管高频感应压力钎焊机上进行。钎焊时使用功率为20KW，压力为3KG/cm2。钎焊时，当钎剂开始熔化时立即停止加热，钎焊膏在余温下与母材反应形成钎缝。 钎焊完成后由于母材线膨胀系数的差异发生挠曲变形，挠度18º左右，变形较大，采用油压机进行矫形。 图2-7 Al/Si/1Cr18Ni9Ti接触反应区元素线分布 图2-8 Al-Si钎料钎焊接头的金相组织 2.1.5.3铝与铜的钎焊 由于铝-铜共晶的熔化温度低（548℃）、极脆，所以铝与铜很难钎焊。但是快速加热和冷却可得到延性相当良好的接头，例如，此种技术可用于把铜镶入铝铸件，使其作导电体用。此时，可用铝与铝的钎焊常用的钎料和钎剂，如果快速冷却和加热，也可采用银基钎料。以软钎料或银合金钎料给铜表面预处理（挂锡）可改善润湿性，缩短在钎焊温度下的时间。将铝钎焊到铜上的一种更实用的方法是将一小段涂敷铝的钢管的一端钎焊到铝上，然后将管子的另一端用银钎料钎焊到铜上。 铜-铝间在548℃可形成共晶反应，因此可利用接触反应钎焊的方法实现铝-铜间的有效连接。以铝散热器和铜板间的钎焊为例，改进后的CPU散热器由铝合金散热器与铜板钎焊而成，其中铝合金散热器的尺寸大小为长70mm，宽50mm，高30mm，铜板的尺寸为长70mm，宽50mm，厚5mm，如图11所示。在常温及高温下，铝和铜表面都存在阻碍反应进行的氧化膜，因此在钎焊前，必须仔细去除工件待焊面的污染物及氧化膜，焊前处理过程为，铜采用机械去油和氧化膜的方法（即用细砂纸将铜的表面打一遍），然后用清水清洗，晾干；铝采用10%的烧碱溶液去氧化膜，然后用清水清洗，再用5%的硝酸溶液中和处理，最后再用清水清洗，晾干，即可涂上Noclok钎剂。涂钎剂时，将钎剂涂很薄的一层在铝的一侧。 图2-9 铜铝散热器示意图 铝合金散热器与铜板的钎焊过程必须在有一定压力存在的情况下才能完成，可以采用两种加热方式进行钎焊。 （1）气体保护炉中加热 炉膛内的温度设定在570℃左右，将涂敷好焊膏的工件放进炉子，保温8分钟，然后出炉空气冷却。对焊缝的断面进行观察，铝散热器与铜板之间有明显的中间层，据分析，此中间层为铜、铝在合适温度下发生共晶反应所形成的合金相，界面微观组织照片如图12所示。在相同条件下改变保温时间，反应层的厚度与保温时间有关，保温时间越长，中间层越厚；反之，中间层越薄。 （2）高频感应加热 在空气气氛中进行，将涂敷好钎剂的工件置于感应器上，感应器为平面形式，其与工件之间有一带磁性的感应板，热量通过感应板被感应加热，然后在压力的作用下传递到工件上。通过调整电源的输出功率，加热时间及加热后停留的时间来完成钎焊过程。设定电源输出功率为10KW，加热时间28秒，加热后停留时间32秒，在此工艺参数下，可得到钎焊层致密的工件，界面微观组织照片如图13所示。如果增加电源的输出功率，同时减少加热时间，在加热后停留时间不变的情况下，也能获得钎焊效果良好的工件。而且，在功率不变的条件下，中间层厚度也随加热时间的变化而变化，加热时间越长，中间层越厚；反之，中间层越薄。 对于铝-铜散热器的焊接最好采取大功率快速加热，以防止铝散热器温度过高软化。同时钎焊压力要适当，压力大，铝和铜之间接触紧密，两者的温度梯度小，适合钎焊，钎缝缩孔较小，钎缝致密；但钎焊压力也不宜过大，过大的压力会使工件的尺寸难以保证，焊缝挤出的焊料较多，增加加工量。 如果采用炉中钎焊，因为加热时间（包括保温时间）较长，工件表面及钎焊膏容易氧化，因此必须使用惰性气体保护。而在高频感应加热的情况下，由于加热速度很快，氧化已经不是影响钎焊效果的主要矛盾，因此可以在空气气氛中进行。 （a）铜侧 （b）反应相 （c）铝侧 图2-10铜-铝散热器炉中钎焊接头界面微观组织 2.1.5.3铝与其它有色金属的钎焊 铝-硅钎料不适用于将铝钎焊到无涂敷的钛上，因为会生成脆性的金属间化合物。但是可以将钛热浸涂铝，然后用普通的铝钎料即可将它钎焊到铝上。在正确的钎焊条件下，镍和镍合金与铝的钎焊并不比黑色金属与铝的钎焊更困难。可以将他们直接钎焊或预涂敷铝。虽然蒙乃尔合金可以直接被润湿，但是钎焊接头很有可能是脆性的，因此最好将蒙乃尔合金预先涂敷铝。铍能直接被铝钎料润湿。镁合金可以与铝钎焊，但是钎焊接头的界面上可形成极脆的铝-镁相，因此这种钎焊接头的用途有限。 2．2铜和铜合金的钎焊 铜及其合金具有优良的导电、导热性能、耐腐蚀性能和良好的加工成形性能，因而获得广泛的应用。铜及其合金通常可分为四大类：紫铜、黄铜、青铜和白铜。紫铜是含铜量不低于99.5%的纯铜。黄铜是指铜锌合金，它比紫铜具有高得多的强度、硬度和耐腐蚀能力，并保持一定的韧性。为了进一步提高黄铜的力学性能、耐腐蚀性和工艺性能，在黄铜中再加入少量的锡、铅、锰、铝、铁或硅等元素而获得一系列的多元铜合金——特殊黄铜。特殊黄铜的合金元素的总含量一般不超过4%（质量