铜及铜合金钎剂的选用原则、常用钎剂及作用机理

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一铜及铜合金钎焊用钎剂选用原则

1.钎剂应具溶解和脱除应能溶解和脱除铜及合金及其添加元素产生的氧化物(如氧化铜、氧化锰、氧化硅和氧化钛等)。
2.选用的钎剂必须与基体金属、钎料、钎焊设备、工装夹具和钎焊保护气氛等相匹配和兼容,且在整个钎焊温度范围内均有活性;
3.需熟知所用的钎焊方法及对钎剂成分的影响。如对感应钎焊,所选的钎剂其活性应大,而对于炉中钎焊,选取钎剂其活性应小;
4浸渍钎焊用钎剂不得含有水分;
5.电阻钎焊及感应钎焊所用钎剂应能导电;
6.钎剂的有效温度范围必须在钎料的钎焊温度范围内,通常情况下钎剂的熔点应低于钎料;
7.钎剂的残留物在焊后应能轻易去除;
8.钎剂对于基体金属、钎料、工装夹具和钎焊设备等的腐蚀作用应尽量小;
9.钎剂应具有良好的热稳定性;
10.钎剂应最好具有防吸潮和避免潮解的性能。
 
二、铜及铜合金常用钎剂

牌 号
成分/%
作用温度/℃
用途
钎剂状态颜色
去膜能力
FB101
硼酸30,氟硼酸钾70
550~850
银钎料用钎剂
膏状,灰色
FB102
无水氟化钾42,氟硼酸钾25,
硼肝35
600~850
应用最广的银钎料用钎剂
膏状,灰色
FB103
氟硼酸钾>95,碳酸钾<5
550~750
用于银铜锌镉钎料的钎剂
膏状,灰色
FB104
硼砂50,硼酸35,氟化钾15
650~850
银基钎料炉中钎焊用钎剂
膏状,灰色
气体钎剂
硼酸三甲脂(65~72),甲醇12,
乙醇12,丙酮9~12,不挥发物2
550~850
主要保护焊缝及母材不氧化,便于钎料流动铺展。
  无色透明或微黄色透明液    体,遇空气易氧化生成白色粉末。
免酸洗液体助焊剂
甲醇+硼酸三甲脂(8~17),有机硼(58~61),氟硅酸盐(4~5),介质纯(20~25),氯化钠0.079,
550~850
紫铜与黄铜的焊接,提升外观,去氧化物,防氧化和防铜绿。
  无色透明或微黄色或蓝色透明液体,有特殊气味,无可见杂质。

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三、铜及铜合金钎焊用钎剂作用机理
现有铜及铜合金的硬钎剂主要以硼砂、硼酸、及它们的混合物为基体,再添加某些碱金属或碱土金属的氟化物、氟硼酸盐等来获得合适的活性温度和增强去膜能力。其作用机理如下:
1.硼酸类钎剂的去膜机理
硼酸(H3BO3)加热时分解成硼肝(B2O3)。生成的硼肝(B2O3)熔点熔点为580℃,与铜的氧化物形成易熔的硼酸盐:
生成易熔的硼酸盐易渣的形式浮于钎缝表面,可去膜,且能达到机械保护作用。但生成的硼酸盐在900℃以下难熔于硼肝,与硼肝形成不相混的两层液体,在900℃以下,硼肝的粘度大,去氧化物的效果不好。
2.硼砂类钎剂的去膜机理
硼砂(Na2B4O7·10H2O)在741时熔化,在液态下分解为硼肝(B2O3)和偏硼酸钠(Na2B4O7):

硼肝与金属氧化物形成易熔得硼酸盐,而偏硼酸盐又与硼酸盐形成熔化温度更低的复合化合物:


生成的复合化合物易浮到钎缝表面,硼砂的去膜能力较硼酸强,但硼砂熔点较高,且在800℃以下粘度大,流动性不好。
 
3.气体助焊剂和免酸洗助焊剂的去膜机理
硼酸三甲酯(C3H9BO3)与氧气混合燃烧生成硼肝,硼肝与氧化铜反应生成硼酸盐,具体反应式如下:
硼酸盐易熔且比重较重,以浅红色薄膜状态覆盖在铜及合金表面阻止空气中的氧气、水分的侵入,防止金属的氧化。
 
4.四氟硼酸钾的去膜
氟化钾的加入,可降低硼酸和硼肝的熔化温度和钎剂的粘度。当KF的含量为40%,其硼肝的熔点可降低至600℃。为进一步降低硼肝的熔化温度,并提高活性,可加入KBF4,其熔点为540℃,熔化后分解为BF3,其去氧化能力极强。产生如下反应:
焊后水分在加热下蒸发,Cu(BO22以薄膜状态覆盖在母材及焊缝表面,防止金属再氧化。
 
5.含P钎料中P的去膜机理
在用含磷的钎料钎焊紫铜或无氧铜时,因钎料中P有去除氧化膜的作用,无需添加钎剂也可满足要求。磷与氧化铜产生如下反应:
还原产物P2O5与氧化铜形成复合化合物,在钎焊温度下呈液态覆盖在母材表面,防止铜氧化。



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