第2章　常用金属材料的钎焊

2.1　有色金属的钎焊性

2-1　什么是材料的钎焊性，影响材料钎焊性的因素有哪些？

材料的钎焊性是指材料在一定的钎焊条件下获得优质接头的难易程度。对某种材料而言，若采用的钎焊工艺简单且钎焊接头质量好，则表明该种材料的钎焊性好。反之，如果采用复杂的钎焊工艺也难以获得优质的接头，那么表明该种材料的钎焊性较差。

影响材料钎焊性的因素包括母材材料本身的性质和工艺因素（何种钎料、钎剂和钎焊方法等）。例如Cu和Fe的表面氧化物疏松而容易去除，因而Cu和Fe的钎焊性好；Al的表面氧化物非常致密稳定而难以去除，因而铝的钎焊性差。

材料的钎焊性可从工艺因素（包括采用何种钎料、钎剂和钎焊方法）来考察。例如大多数钎料对Cu和Fe的润湿作用都比较好，而对W和Mo的润湿作用差，故Cu和Fe的钎焊性好，而W和Mo的钎焊性差；又如Ti及其合金同大多数钎料作用后会在界面区形成脆性化合物，故Ti的钎焊性差；再如低碳钢在炉中钎焊时对保护气氛的要求较低，而含Al、Ti的高温合金只有在真空钎焊时才能获得良好的接头，故低碳钢的钎焊性好，而高温合金的钎焊性差。总而言之，材料的钎焊性不但决定于材料本身，而且与钎料、钎剂和钎焊方法有关，因此必须根据具体情况进行综合评定。不同材料适用的钎焊方式见表2-1。

注：△表示被推荐。

2-2　与其他常见的金属材料相比，铝及铝合金的钎焊性如何？

与其他常见的金属材料相比，铝及铝合金的钎焊性是较差的，主要原因有氧化膜很难去除，操作难度大，接头耐蚀性易受钎焊材料影响等。

2-3　铝及铝合金的软钎焊性如何？

就软钎焊来说，纯铝和铝锰合金的钎焊性优良，容易进行钎焊。铝镁合金的钎焊性与合金的含镁量有关。当用有机软钎剂时，随着合金含镁量的增多，铅-锡-锌低温软钎料的铺展面积急剧减小。这是由于含镁量高的铝合金表面镁的氧化物增多，有机钎剂难以去除它们，致使钎料难以铺展。用锌铝钎料和反应钎剂钎焊铝镁合金时，钎料的铺展性基本不受含镁量的影响，因为反应钎剂是依靠与母材反应而破坏和清除母材表面氧化物，并在母材表面沉积纯金属层来保证锌铝钎料的铺展。含镁量w（M）＞0.5％的铝合金用g含锡钎料钎焊时可能产生晶间渗入的倾向，对于锌基钎料也存在类似现象，但远不及前者明显。合金中如有冷加工引起的应力，会加剧晶间渗入的倾向。钎焊前采取加热到370℃消除应力的处理，可以有效地减轻晶间渗入。

铝合金的含硅量对其钎焊性也有很大的影响。随着铝合金中含硅量的增高，钎料的铺展性均下降，这是由于钎剂溶解氧化硅的量很小的缘故。因此，含硅量w（Si）＞5％的铝合金，一般只宜用超声波或机械刮擦方法来清除氧化膜，而后才能进行钎焊。

对于热处理强化的铝合金（如LY11、LY12及LD等）而言，在钎焊加热时会发生过失效和退火现象。如LY12铝合金在空气炉中加热到300～420℃温度范围内，由于析出的CuAl2积聚粗化，发生强度下降、塑性回升的软化现象。因此，这种铝合金适于300℃以下钎焊。但用低温软钎料钎焊的接头强度低，不能发挥强化铝合金的作用，而且这些铝合金多数有晶间渗入倾向，故一般不宜软钎焊。

2-4　铝及铝合金的硬钎焊性如何？

就硬钎焊来说，纯铝和铝锰合金的硬钎焊性最好，可以容易进行钎焊。表面氧化物可以用钎剂去除。对铝镁合金来讲，其钎焊性受到合金中含镁量的影响。当含镁量w（Mg）＞1.5％时，随着含镁量的增加，钎焊性变坏；当含镁量w（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，主要问题是出现过烧。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，硬铝合金的硬钎焊是困难的。

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的硬钎焊性比较好。它的固相线温度为593℃，故应在低于590℃的温度进行炉中钎焊为宜。LD6合金含镁量也不高，对钎焊性没有影响。但它的固相线温度在555℃左右，因此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铸造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，钎焊温度高于550℃就容易出现过烧现象，因此难以钎焊。ZL301铸造铝合金由于含镁量高，不能钎焊。

2-5　铝钎焊接头腐蚀现象表现在哪几个方面？

铝钎焊接头的腐蚀是人们非常关注的问题，铝钎焊接头的腐蚀现象可以归纳为下列四种类型。

①表面局部腐蚀。发生在钎缝的表面上或近缝区的母材表面上，腐蚀痕迹是白斑或疏松的腐蚀产物，腐蚀物下面是麻坑。

②皮下腐蚀。发生在钎缝内部的夹渣处，夹渣通过钎缝处的缺陷与大气串通，腐蚀形式表现为鼓包。

③间隙腐蚀。发生在钎缝为填满或机械加工后暴露在外面的钎缝夹渣处，表现为白花状或敞开鼓包。

④晶间腐蚀。发生在致密的钎缝上，特别是用B-Al67CuSi钎料钎焊的钎缝上。晶间腐蚀是由于大量的CuAl2沿晶界析出，它的电极电位比铝的α固溶体高，在晶界处腐蚀的电动势比其他位置高，易产生晶间腐蚀。腐蚀现象表现为一块块烂掉的粉末。

铝合金钎焊接头腐蚀主要是电化学腐蚀。钎料和母材的成分不同，其电极电位也不同。如有电解质存在会使钎料和母材界面处形成微电池，使接头发生化学腐蚀。两者的电极电位差越大，腐蚀越严重，电极电位低的合金作为阳极将被腐蚀掉。

2-6　钎焊时，铝表面越光滑越好吗？

将3A21铝合金的圆片也分成四部分，各部分分别采用抛光、钢丝刷刷、砂纸打磨和化学清洗的方法来处理。在3A21铝合金片中心放置S-Sn80Zn20钎料进行铺展试验。实验结果表明：在铝合金试片上，各部分的铺展面积几乎相同。对3A21铝合金来说，由于S-Sn80Zn20钎料与母材相互作用十分强烈，细槽很快被液态钎料溶解而不复存在，特殊的毛细作用没有表现出来，因此母材表面状态与它作用的钎料的润湿性没有明显的影响。

2-7　在硬钎焊时，铝及铝合金常用什么气体来保护？

铝和铝合金在硬钎焊时，常采用中性气体保护，常用的氢气和氮气必须有较高的纯度，它们的露点温度必须低于-40℃。

2-8　在硬钎焊时，铝及铝合金常用哪些方法来进行钎焊？

铝及铝合金硬钎焊主要采用火焰钎焊、炉中钎焊、浸渍钎焊、真空钎焊及气体介质保护钎焊等方法进行。

2-9　哪些铝合金适合钎焊？

表2-2列出了能够被钎焊的铝合金，包括几种非热处理和热处理精炼铝合金以及铸造铝合金。非热处理铝合金包括那些高纯铝以及那些合金元素很少的铝合金。这些合金的力学性能靠冷加工来改善。铝合金3003是这一类合金中最普通的钎焊铝合金。

热处理铝合金一般含有镁和硅，被称作镁-硅系或6000系列。由于总合金的质量分数最高的原因，这类合金开始熔化的温度比3000系列铝合金要低，因此它们的钎焊温度要比非热处理铝合金来得低。热处理铝合金可在钎焊后的加工中或在钎焊热循环中进行热处理，以获得高的力学性能。如果铸造铝合金中硅和镁的含量低，也很容易钎焊，硅、镁含量的提高对焊接性不利。

2-10　手工火焰钎焊铝及铝合金的操作难点有哪些？

铝及铝合金钎焊的操作难度大。铝及铝合金的熔点与所用的硬钎料的熔点相差不大，钎焊时可选择的温度范围很窄，温度控制稍有不当就容易造成母材过热甚至熔化，使钎焊过程难以进行。一些热处理强化的铝合金还会因钎焊加热而引起过时效或退火等软化现象，导致钎焊接头性能降低。火焰钎焊时，因铝合金在加热中颜色不改变而不易判断温度的高低，这也增加了对操作者操作水平的要求。

2-11　铝合金火焰硬钎焊操作上应注意什么？

①由于钎料与母材的熔点相差不大，同时铝及铝合金在加热过程中颜色几乎不变化，因而不易判断温度，所以操作要求十分熟练。

②在钎焊过程中应特别注意控制加热温度和保温时间。火焰不能直接加热钎料至熔化，因为钎料流到尚未加热到钎焊温度的工件表面时被迅速凝固，妨碍钎焊顺利进行，因此钎料熔化的热量应尽量从加热的工件处获得。

③钎焊厚薄不同的零件时，火焰应指向厚件，使加热均匀，防止把薄件烧化。

④小工件火焰容易加热，而大工件则应先将工件在炉中预热到400～450℃，然后再用火焰加热进行钎焊，这可加快钎焊过程和防止工件的变形。

⑤钎焊过程中，热源应避免直接加热钎剂以防止钎剂过热失效，尤其是有机钎剂的失效使钎焊过程无法进行。

2-12　铝合金钎焊前如何清洗？

铝及铝合金的钎焊对零件表面的清洁度有较高的要求。要获得良好的质量，必须在钎焊前很好地去除表面的油污和氧化膜。铝及铝合金除油可以在质量分数为3％～5％的Na2CO3、2％～4％的601洗涤剂（烷基磺酸钠）水溶液中，温度60～70℃，清洗5～10min，然后用清水漂净。可采用下列方法浸蚀去膜：质量浓度为100g/L的NaOH水溶液，溶液温度20～40℃，浸蚀时间为2～4min；质量浓度为20～35g/L的NaOH、20～30g/L的Na2CO3，其余为水，溶液温度40～60℃，浸蚀时间为2min；质量浓度为50～100g/L的NaOH、30～50g/L的NaF，其余为水，溶液温度40℃。

浸蚀后，零件在热水中洗净，放在HNO3水溶液中光泽处理2～5min，再在流动的冷水中洗净，并在温度不低于60℃的条件下干燥到完全没有水渍。

另一种浸蚀的方法是在零件脱脂后，浸在体积比为10％的硝酸加0.25％的氢氟酸水溶液中，室温下保持5min，然后用热水或冷水洗净并干燥。

经清洗后的零件切忌用手再摸或沾染其他污物，并应在6～8h内进行钎焊。在可能的条件下，零件清洗干燥后应立即钎焊。

2-13　铝及铝合金的钎焊有什么特点？

铝及铝合金钎焊同其他金属钎焊相比，在钎焊时有如下特点。

①铝表面生成一层致密且化学稳定性好的氧化膜，通常在室温下厚度是（20～50）×10-10m，在500℃的高温中加热其厚度可达到1000×10-10m以上。这就给钎焊带来一定的困难，如果不破坏这层氧化膜，就无法进行钎焊，只有采用活性极强的钎剂，并在焊前对焊件进行严格的清理和选用合适的钎焊方法才能取得良好的钎焊接头。

②铝及铝合金的熔点较低，合适的铝钎料熔点又较高，因而用硬钎料钎焊时，钎料与母材的熔点相差不大，所以必须严格控制钎焊温度，如钎焊温度不当，会造成过度熔蚀，甚至会引起母材熔化。例如：对于热处理强化铝合金，钎焊后还会产生退火过时效等现象，使母材的强度降低；火焰钎焊时，常因合金在加热中颜色不改变，温度判断比较困难，故要求施焊者技术水平高。

③用软钎料钎焊时，由于钎料与母材之间的电位差别较大，因而给钎焊接头的抗腐蚀性带来不利的影响，造成钎焊接头的耐蚀性较差。

④大部分钎剂具有强烈的腐蚀性，如果钎焊后不立即清除干净，接头有很快被腐蚀破坏的危险。

2-14　铝合金钎焊设计钎缝时需注意哪些问题？

铝合金钎焊设计钎缝时需注意下列两个问题。

①铝合金的线胀系数比通常的金属大，因此夹具应采用有弹性的。

②铝合金在钎焊受热时比较软，钎细而垂直的工件一定要进行支撑。

2-15　铝合金钎焊用钎料有哪些？适用范围如何？

铝合金钎焊用钎料有：铝硅Al-Si系钎料（熔化温度范围为570～630℃）、Al-Si-Cu-Zn系钎料（熔化温度范围为500～577℃）、Al-Cu-Ag-Zn系钎料（熔化温度范围为400～500℃）、Zn-Al系钎料（熔化温度范围为382～400℃）、Al-Ce-Si系钎料（熔化温度范围为425～500℃）、Cd-Al系钎料（熔化温度范围为265～350℃）、Sn-Zn系钎料（熔化温度范围为198～260℃）、Sn-Pb系钎料（熔化温度范围为183～270℃）、Pb-Bi（熔化温度范围为124～200℃）等，铝用钎料及其使用温度范围见表2-3。在铝合金钎焊用钎料中，铝硅系和部分锌铝系用于硬钎焊，其余都用于软钎焊。钎焊铝合金的钎料通常以粉末、膏状、丝状或薄片等形式供应，可以手工送进，也可以预先放置在接头区。

2-16　铝用硬钎料有哪些适用范围？

铝及铝合金只能使用铝基钎料，它们多为铝硅系钎料，由于这些铝基钎料的熔点都接近母材的熔点，因此与钎焊其他金属相比，铝和铝合金的硬钎焊应更严格地控制加热温度。各钎料的适用范围见表2-4。用这些钎料钎焊某些铝合金接头的抗剪强度见表2-5。

2-17　铝合金钎焊使用哪些类型钎剂？

除了在惰性气体或真空条件下钎焊不需要使用钎剂以外，由于铝表面的氧化膜致密、稳定，因此每种钎焊方法都必须使用钎剂。铝钎剂是粉末状无机氯化盐和氟化盐的混合物。钎焊钎剂是干燥的，使用蒸馏水、去离子水或乙醇混合，以挤出、喷淋或浸渍的形式应用。在手工火焰钎焊中干的钎剂被撒到待钎焊的焊缝上，或者用灼热的钎料端头粘起钎剂。

一般地，钎焊钎剂是以膏状形式应用：三份钎剂加一份液体适用于挤出式的应用。更稀的混合物被用在浸渍和喷淋或用于喷枪，要靠试验寻找需要添加的液体数量。另外，它们应该在混合后几小时内使用完，因为这些暴露在含潮气空气中的钎剂，在存放时间超出规定期限，就会出现性能衰减的特性。

在处理钎焊钎剂时应小心。钎剂混合物是强的化学剂，能够危害身体，腐蚀设备。钎剂应该在通风或水帘隔离的小室内喷淋。在钎剂喷淋后，应对设备清洗以延缓腐蚀和喷嘴堵塞。

用于无钎剂钎焊的夹具必须能控制接头间隙，严格保持部件在钎焊时的紧密性。选择钎焊材料时需要考虑热强度，而腐蚀不是选择钎焊材料的主要影响因素。为防止在夹具和工件之间发生冶金反应，需要在使用前清除夹具或镀层上的锈蚀。

2-18　铝合金钎焊有哪些工艺？

（1）火焰钎焊

火焰钎焊一般使用在小的部件、小批量生产和铝组合的钎焊。手工火焰钎焊有时被用于连接管路到管座上、换热器的弯头和其他类似的接头形状。可以使用空气-燃气或氧-燃气焊炬。调节钎炬的火焰为弱还原焰。热量被应用到需要连接的局部位置上，直到钎剂和钎料熔化，并且润湿母材表面。因为钎料的熔点接近母材的熔点，所以要特别小心避免过度加热母材。

（2）炉中钎焊

当使用钎剂时，铝合金可以在空气氛围下的炉中进行钎焊，但是采用控制气氛更好。随着潮湿成分在干燥过程中消除，可以实现无钎剂钎焊。露点在-15℃的空气或氮气气氛中，可以使用特殊的无腐蚀钎剂。在氩气和真空的条件下，可以不使用钎剂。钎焊时，必须保持炉膛的温度均匀，钎焊工件的温度不超过±15℃。

（3）空气炉中钎焊

用于钎焊铝合金的钎焊炉与用于铝合金的热处理炉有很多的相同之处。这些设备被设计成在650℃以下温度范围内操作，温度控制精度±3℃（例如650℃±3℃）。炉子可以采用燃气或燃油以及电加热。炉子内的空气被强制通风，通过改善热传导的速度达到炉内温度均匀一致。推荐的工艺是调节炉子循环时间，将组件加热到钎焊温度以后，再保温30～120s。在此温度下时间过长，将导致有害的扩散、溶蚀或其他不希望发生的钎料钎剂反应。

（4）惰性气体钎焊

设计的各种炉膛都能使用惰性气体钎焊，在使用惰性气体冲洗系统之前，必须采用加热和抽空结合的方法将水分子从工件表面清除。对于有钎剂的钎焊，惰性气体气氛是足够的。惰性气体必须有低于-51℃的露点，为了降低成本，通常使用氮气，也可以使用氦气和氯气，从防止氧化的角度可以使用氢气，但其危险性太大。加热时传导和对流是主要的加热交换方式。

（5）真空中钎焊

铝合金可以在真空中钎焊，钎焊时不需要钎剂。达到10-6～10-5真空度的炉子常常与镁联合在一起使用，镁起到吸收气态氧、氧化膜和铝的变性剂的作用。炉中钎焊主要用于换热器的钎焊，主要结构件的接缝是垂直的，不推荐真空钎焊。

（6）异种金属的钎焊

铝能够与其他金属钎焊。钛、镍、钴和铍可以与铝直接钎焊；其他合金可以通过预镀镍来改善合金的流动性，保护表面不被氧化；铜和黄铜不能直接与铝及铝合金钎焊。

2-19　软钎焊铝合金采用有机钎剂时，对火焰有要求吗？

软钎焊铝合金使用的钎剂有有机钎剂和反应钎剂两种。当采用有机钎剂时，加热温度过高（大于275℃），由于钎剂组分三乙醇胺的极速碳化致使钎剂丧失活性。同时，如果火焰直接加热有机钎剂也会使钎剂碳化，从而妨碍钎料的铺展。由于用有机钎剂钎焊时反应慢，故适用边加热边加钎料的操作方法。有时钎剂产生过多的泡沫，可用钎料棒拨开，有助于钎料流入接头的间隙。

2-20　铝合金都可以进行钎焊吗？

在钎焊过程中，并不是所有的铝合金都能进行钎焊，高强度精炼的铝合金和某些含有高合金成分的铸造铝合金，由于其成分造成不均匀的氧化膜，通常阻碍了钎料的润湿，影响了钎焊性能，因而不可以进行钎焊。

2-21　铝及铝合金钎焊时，常采用哪些类型的接头？

铝及铝合金的钎焊，最适宜采用搭接接头，也可根据具体情况，采取其他类型的接头，推荐的接头形式如图2-1所示。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，必须为钎焊期间留出气体逸出的孔道。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膨胀的差异而发生错动。

2-22　铝合金钎焊接头应如何清洗？

钎焊铝及铝合金的钎剂和钎剂残渣对工件有很大的腐蚀性，焊后不彻底去除会引起强烈的腐蚀。这类钎剂中大部分组成可溶于水，同时温度越高，钎剂溶解越快，去除时间越短。在铝钎焊操作中，有时也将尚未完成冷却的工件放入水中，利用热冲击来崩脱钎剂。钎焊工件经热水洗涤后，还需用酸洗液清洗，最后再作表面钝化处理。对于简单的火焰钎焊接头，钎焊后在流动的热水中用热毛刷刷洗，对于清除钎剂和钎剂残渣也是十分有效的方法。

2-23　低温软钎料钎焊铝及铝合金时，常常在钎料中加入锌元素，为什么？

钎焊铝及铝合金时，低温软钎料中加入锌元素可以提高其抗腐蚀性。这是由于铝与锌能互溶，因而随着钎料含锌量的增加，钎料和母材之间的结合加强，界面处的电极电位得到提高，接头的抗腐蚀性也因此获得改善。

2-24　用锌基钎料钎焊铝时，其接头抗腐蚀能力很好，为什么？

用锌基钎料钎焊铝时，接头的电极电位分布将发生根本的变化，如图2-2所示。此时，钎料的电极电位比铝低，成为阳极。同时，钎焊时界面处钎料与铝作用较充分，形成一个较宽且致密的中间过渡层，所以从铝到钎料电极电位的过渡比较平缓。在这种情况下，钎料虽发生腐蚀，但钎缝有一定的宽度，且与铝的电极电位相差不多，故抗腐蚀能力仍很好。

2-25　采用锡铅钎料钎焊铝及铝合金时，为何要在铝表面预先镀铜？

铝的低温钎焊由于钎料和钎剂均不令人满意，实际工作中常采用锡铅钎料钎焊铝及铝合金时，要在铝表面预先镀铜，不但简化了去膜，而且接头的电极电位分布也发生了有利的变化，如图2-3所示。采用这种工艺，不会在界面上发生腐蚀，所以生产中常被采用。

2-26　为何说采用铝硅钎料钎焊铝，其接头抗腐蚀性最好？

用铝硅钎料钎焊铝时，钎料的电极电位与铝相近，如图2-4所示，钎料与铝结合良好。因此，在硬钎焊铝时，采用铝硅系钎料钎焊铝的接头抗腐蚀性最好。

2-27　铝与其他金属异种钎焊，存在哪些困难？

铝可以与多种金属进行钎焊，但存在的主要困难是：需要选择能满足两种不同金属表面氧化物所要求的去膜措施；在钎缝中往往生成金属间化合物层面使接头变脆；铝同其他金属的热膨胀系数和电极电位差别甚大。对于前两个问题，依靠在铝或另一金属表面涂覆金属层可以较好地解决。铝与铜、钢等金属软钎焊时，可以在铝表面镀锌，再镀铜或镍，然后可按一般工艺用锡铅钎料钎焊。

2-28　两金属铝和镁可以相互钎焊吗？

铝和镁不宜相互钎焊，因为两者彼此间溶解度很大，且极易形成极脆的铝镁化合物相。

2-29　铝与钢异种金属钎焊工艺需要注意什么？

铝与钢可使用铝基钎料进行硬钎焊，要注意防止钢在加热中的表面氧化，因为铝钎剂不能保护钢，为此可采用保护气体钎焊，利用保护气体来保护钢，同时使用铝钎剂去除氧化膜。这样直接钎焊的接头，界面区往往生成脆性的Fe3Al相，因而对加热和冲击具有敏感性。性能较好的接头可以通过两种方式来制取：一种方式是钎焊前对钢表面镀覆适当的金属层，随后可以用常规工艺钎焊。可用的金属镀层有电镀铜或镍，热浸镀锌、铝或银，最常用的是锌和铝镀层，因为它们能改善钎料的润湿并使接头具有较好的韧性。另一种方式是采用高速加热并加压的工艺，可把Fe3Al相脆性层控制在极薄的范围，使接头具有较好的性能。

2-30　铝与铜两异种金属钎焊工艺需要注意什么？

铝与铜金属软钎焊时，可先在铝表面镀锌，再镀铜或镍，然后可按一般工艺用锡铅钎料钎焊。在铝与铜的钎焊中，无论是采用一般的钎焊方法，还是采用548℃温度下的接触反应钎焊，都会由于形成金属间化合物而使接头性能变差。但在一定工艺条件下，也可以得到较满意的钎焊结果。例如，快速进行钎焊加热和冷却，往往能使接头具有满足某些应用要求的韧性。钎焊时，可使用标准的钎料和钎剂。另一个更有效的解决办法是采用过渡接头形式，即将铝钎焊到一个镀铝的钢件上，然后把铜钎焊到钢的另一端。

2-31　铜及铜合金的钎焊性怎么样？

铜及铜合金通常分为纯铜、黄铜、青铜和白铜四大类。它们的钎焊性主要取决于表面氧化膜的稳定性及钎焊加热过程对材料性能的影响。

（1）纯铜的钎焊性

纯铜表面可形成氧化铜和氧化亚铜。这两种氧化物容易被还原性气体还原，也容易被钎剂去除，所以纯铜的钎焊性是很好的，为了防止发生氢脆现象，不能在含氢的还原气氛中进行钎焊。

（2）黄铜的钎焊性

只含有锌元素的黄铜，表面可生成氧化亚铜或氧化锌两种氧化物。氧化锌虽然比较稳定，但也不难去除。锰黄铜表面氧化锰比较稳定，很难去除，应采用活性强的钎剂，以保证钎料的润湿性。

（3）青铜的钎焊性

锡青铜、镉青铜表面的氧化膜均容易去除。硅青铜、铍青铜表面的氧化膜虽然较稳定，但也不难去除。而铝的质量分数超过10％的铝青铜，表面主要是铝的氧化物，很难去除，必须采用专门的钎剂。

（4）白铜的钎焊性

白铜表面上镍的氧化物和铜的氧化物容易去除，但应选用不含磷的钎料进行钎焊，以免发生接头的自裂。

总之，铜和绝大多数的铜合金都是比较容易钎焊的，只有含铝的铜合金，由于形成氧化铝的缘故，比较难钎焊。常用的铜和铜合金的钎焊性见表2-6。

2-32　在硬钎焊铜时，通常情况下钎料如何选择？

硬钎焊铜时，可以采用黄铜钎料、铜磷钎料和银基钎料。钎焊含铜量大的黄铜时，可用银基钎料、铜磷钎料和含锌最高的铜锌钎料。对含锌量大的黄铜，如H63黄铜，主要用铜磷钎料和银基钎料。

2-33　铜及铜合金的钎焊工艺要点是什么？

铜及铜合金可采用多种方法进行钎焊，如烙铁钎焊、浸渍钎焊、火焰钎焊、感应钎焊、电阻钎焊、炉中钎焊和接触反应钎焊等。但高频钎焊时，由于铜的电阻小，要求加热电流比较大。

含氧铜暴露在含氢的气氛下能使铜产生脆化，应避免使用火焰钎焊施焊大型组件，炉中钎焊也应避免使用含氢气气氛。温度高、时间长会加重发生氢脆的危险。

黄铜在炉中钎焊时，锌发生蒸发，使黄铜成分发生变化，故钎焊黄铜最好先镀铜。含锌的钎料在炉中钎焊时，为了防止锌的蒸发，最好加少量钎剂。

含铅的铜合金经长时间加热容易析出铅，因此，大型组件的火焰钎焊和炉中钎焊因其加热时间较长，会造成某些困难。如果从合金（特别是铅的质量分数高于的合金）中析出大量的铅，由2.5％于变脆和钎焊不良，就能造成有缺陷的钎焊接头。

铝青铜钎焊时，为了防止铝向银钎料扩散，使接头质量变坏，钎焊加热时间必须尽可能短。在铝青铜表面上镀铜或镀镍也可以防止铝向钎料的扩散。

钎焊铍青铜时，钎焊加热温度应与热处理规范相配合。为此，软钎焊时，最好选择钎焊温度低于300℃的钎料，以免发生失效软化。硬钎焊时，选择固相线温度高于淬火温度（780℃）的钎料，钎焊后再进行淬火-时效的处理。对于淬火状态的铍青铜，采用快速加热的方法（如感应钎焊）以B-Ag40CdZnCu银钎料在650℃左右进行钎焊，随后在300℃下进行时效处理，也可得到需要的强度。

对于一些容易自裂的合金，如硅青铜、磷青铜、铜镍合金，一定要避免产生热应力，不宜采用快速加热的方法。

2-34　铜及铜合金钎焊应注意哪些问题？

铜和铜基合金能够使用各种钎焊工艺方法连接。一般情况下，铜和铜基合金在钎焊应用中应注意以下几点。

①如果母材和钎料熔点接近或相互之间可溶，就不适合采用钎焊。延长加热能够引起母材的过度侵蚀，导致母材熔点范围缩小。

②当钎焊磷青铜、硅青铜和镍铜时，加热应均匀，以防止在冷加工材料时开裂。使用电阻焊、感应焊、浸渍焊和氧燃气钎焊方法时，如果加热速度太快将产生热应力。

③有氧铜暴露在含氢气氛中，会导致铜的脆性。无论是火焰钎焊，还是还原气氛的炉中钎焊应避免含氢气氛，以防破坏组件。氢脆性对温度和时间敏感，温度越高，时间越长，越危险。

④含铅铜合金对铅的偏析敏感。通常大组件的火焰钎焊和炉中钎焊是困难的。铅从铜合金中过度的偏析，尤其是那些Pb＞2.5％的铜合金，由于脆性和不完整的结合，能够导致有缺陷的钎焊接头。

⑤在氢气或惰性气体中炉中钎焊含硫铜，因为硫的蒸发妨碍了铜表面的润湿性，也会带来一些麻烦。

2-35　用钎料B-Ag45CuZn与B-Ag40CuZnCd钎焊黄铜时，哪种钎料更好一些？

用银基钎料钎焊黄铜时，可以得到性能很好的接头。在这些银基钎料中，B-Ag45CuZn钎料是综合性能最好的一种。银铜锌镉钎料熔点较低，其中B-Ag40CuZnCd的熔点最低，工艺性良好，接头强度高，只是接头的冲击韧度比不含镉B-Ag45CuZn的银基钎料低些。

2-36　钎焊时，铜表面越光滑越好吗？

将铜圆片分成四部分，各部分分别采用抛光、用钢丝刷刷、砂纸打磨和化学清洗的方法来处理。在铜片的中心放置S-Sn60Zn40钎料进行铺展试验，实验结果表明：在Cu试片上以钢丝刷过的区域处铺展面积最大，抛光区域的铺展面积最小。铜试片上铺展面积的差异显然是由于各部分不同的表面处理方法产生不同的粗糙度，从而影响到铺展面积。因为较粗糙表面上纵横交错的细槽对液体钎料起到特殊的毛细作用，促进了钎料的铺展，因此母材表面状态对与它作用弱的钎料的润湿性有明显的影响。

2-37　铜及铜合金钎焊后处理有哪些？

①焊后钎焊接头的清理。残留的钎剂是腐蚀源，必须予以清除。这些残留物浸入到热水中即可疏松或溶解。氧化物的去除要求用机械方法（例如钢丝刷）或使用具有适当溶解作用的酸。

②接头检查。大多数钎焊接头的检查方法用在铜及铜合金是可行的。具体选择取决于接头的设计和应用的需求。

当使用一些包含锌和镉的钎料，含有氯化物的钎剂，一些含有铍、铅和锌的母材时，必须提供适当的通风以及保护操作工。

2-38　用铜钎料的炉中钎焊，待钎焊件的表面清理有哪些方法？

化学方法和机械方法都可用来清理待钎焊的铜质零件和组件，但更广泛的是使用化学方法。化学方法包括碱洗、溶剂清洗和蒸气去油，有时还用酸洗。在机械方法中，用得最广泛的是干喷砂和湿喷砂清理，还可以采用机械加工或磨削的方法，以获得必需的接头精度，并确保满意的润湿作用。

（1）化学清理

在炉中钎焊前，广泛采用碱洗（包括浸湿清洗、喷射清洗和桶清洗）法清除钢零件上的油性的、半固态的或固态的污物。对于清除大多数切削和磨削液、磨料和抛光料及某些拉拔用有色乳剂，碱洗法一般是满意的。溶剂清洗可去除钢零件上的油脂、松散金属和其他污物。可将零件浸泡在普通有机溶剂中，也可使用喷淋方法清洗。

蒸气去油法利用一种沸腾氯化烃溶剂的蒸气来除去表面污物、油脂和蜡等。

（2）机械清理

在钎焊方面，机械法不如化学法用得广泛。然而，为了去除厚氧化皮，通常优先选用机械法。为了去除黏着力很强的润滑剂（如拉拔用有色乳剂），机械法也许是不可缺少的。机械法还用于粗糙化的表面准备。很光滑的表面也需要这样做，以改善润湿作用和钎料流动。

在干喷砂时，用于碳钢和低合金钢的喷粒是冷硬铸铁或淬火铸钢的有棱金属颗粒。湿喷砂时则用悬浮于液态载体中的不同种类和尺寸的磨料，这种液体载体中的某些成分（如防锈剂的水中矿物质），对钎焊时的润湿作用有不良影响，这就要求采用一种附加清理方法，以便从工件上除去液态载体的全部残迹。

2-39　铜及铜合金的钎焊有什么特点？

铜及铜合金通常分为纯铜、黄铜及青铜三大类。纯铜中无氧铜很容易钎焊，但含氧铜在含氢的气氛中加热，会产生氢脆，这时由于氢与氧化铜反应形成水蒸气，产生高压使铜的内部发生破裂。黄铜的钎焊性能较好，但由于锌易蒸发，不能在真空中钎焊。同时，含铅较高（质量分数＞3％）的黄铜，铅会严重损害钎料的润湿性，而且铅与钎料合金化，有产生脆性接头的倾向。青铜由于表面形成稳定的氧化铅，增加了钎焊的困难。

2-40　减少黄铜零件在银钎焊发生变形的方法有哪些？

黄铜零件在银钎焊时，常常发生变形，致使黄铜钎焊变得十分困难，有时往往由于变形无法修复甚至造成报废。黄铜钎焊的变形的主要影响因素是：黄铜材料的原始状态；热应力、组织应力引起的。这两个因素在黄铜银钎焊时，往往是无法消除和避免的。要获得变形小的黄铜钎焊件，最佳方法是采用中温（低于400℃）钎料进行钎焊。否则必须考虑减少钎焊次数（包括退火等加热次数）以及合理利用各种因素之间的综合影响，从而制定最佳钎焊参数。采用大刚度的合金夹具，也是减少黄铜银钎焊变形的方法。

2-41　铜及铜合金有哪些种类？

（1）有氧铜

这一类材料包括火焰精炼和电解的铜和含银铜。火焰精炼铜包含非常少的杂质，还有0.02％～0.05％的氧存在于氧化铜中，构成铜与铜的氧化物共晶组织，后者以金属小球的形式分散在精炼铜中，并以枝状晶间结构出现在铸造产品中。铜与氧化铜的共晶体对力学性能和电导率没有重大的影响，但在氢气氛中加热，会使铜发生脆性。

有氧铜具有中等的强度和低的硬度，当氧化铜均匀分布时，这些铜是坚韧的、可延展的并有高的可锻性。它们的电导率和热导率在所有铜合金中仅次于无氧铜。它们在230～815℃的温度下就能被软化，软化程度与温度的关系取决于暴露在温度下的时间。要避免在含有氢元素的还原气氛中退火，因为潜在地造成孔穴或裂纹弱化了材料。在真空、纯氮气或惰性气体中完成退火操作是合理的。

（2）脱氧铜和无氧铜

该类铜包括磷脱氧铜和无氧铜。磷脱氧铜通常指在铸造之前，加0.01％～0.04％的磷将氧脱掉的铜。在一些场合下，磷被加到无氧铜中更大限度地防止了氢脆。如果磷的加入量低于0.01％残留量，这种铜将具有高的电导率，称之为脱氧低磷铜。

无氧铜和磷脱氧铜具有很好的延展性，没有铜与氧化铜的共晶成分，改善了这些铜的冷加工特点，优于有氧铜，对深拉延和旋压操作有实际意义。这些铜在230～815℃温度范围内还原气氛下退火，没有氢脆性，耐腐蚀性与有氧铜相同。

（3）特殊铜合金

这一类铜包括一些具备高的导电性，外加专门特性（例如力学性能）的铜合金。含铅、铯和硫的铜，可机加工性能指数大约是80，普通铜是20（易切割黄铜是100）。然而，由于存在夹杂，所以延展性和加工性降低。这些自由加工铜被提供作为脱氧铜和无氧铜的基体，防止在钎焊过程中形成气体和脆性。它们被广泛使用在电器连接上。

（4）高铜

高铜包括那些附加少量合金元素，以增加力学特性的铜合金。铬铜在经历冷加工和一个阶段的硬化之后，具有大约517MPa的抗拉强度和大约80％IACS（美国铜线标准）的电导率。就提高强度的能力而言，高铜比铬铜低，但它有大约90％IACS（美国铜线标准）的电导率。

（5）铜锌合金（黄铜）

铜锌合金通过改变两种成分的不同比例，以实现所期望的特性和铸造特点。偶尔加入其他元素以便增加特殊性能或腐蚀性能。用加入的元素来定义这些特殊的黄铜，例如铝黄铜和铝青铜。锰、锡、铁、镍、硅、铅和铝的加入量无论是单个元素还是合计在一起其质量分数很少超过4％，然而这些加入量对黄铜的钎焊特性有重要的影响。一般来说，黄铜能被划分成三种类型：低黄铜、高黄铜、合金黄铜。

（6）加铅黄铜

通常黄铜中铅的加入量（质量分数）＞5％时，可改善力学性能。这个加入量一般对抗拉强度没有影响，尤其是对冷加工材料的特性没有影响，但是增加了应力状态下和承受加热情况下材料开裂的可能性。铅对耐腐蚀性没有影响，但是影响钎焊性。

（7）铜锡合金（磷青铜）

铜与锡的合金被称为锡青铜，在铸造过程中，加入质量分数为0.03％～0.05％的磷，作为脱氧剂并且能以残留物形式存在于合金中。商业上锡青铜是以磷青铜的形式被认知。磷青铜有中到高的抗拉强度，取决于锡的质量分数和冷加工的程度。

（8）铜铝合金（铝青铜）

铜铝合金（铝青铜）是含有质量分数为3％～13％的铝和各种数量的铁、镍、锰和硅的高铜合金。铝青铜被划分成两类：第一类是含α相或单相合金，在热处理时不发生相变；第二类包含能够被热处理硬化的双相或多相合金。后者的特性取决于成分和热处理。这两种铝青铜都具有低的导热性和导电性。

（9）铜硅合金（硅青铜）

铜硅合金通常被称为硅青铜，一般来讲含有质量分数为1.5％～3.5％的硅以及质量分数低于1.25％的锌、锡、锰和铁。铁的加入量提高了抗拉强度和硬度。韧性和抗剪强度随着硅含量的增加而增加，但是电导率和热导率降低。

（10）铜镍合金

铜镍合金中镍的质量分数在5％～30％。制造中最常用的是镍（Ni）质量分数分别为10％、20％、30％。这些合金也含有其他的元素，如铁、锰和铬。铜镍合金有中等偏高的抗拉强度，好的延展性和好的韧性。电导率和热导率低，并且随着镍含量的增加而降低。铜镍合金具有好的热加工特性，但是不适合进行锻造。它们冷加工性能是优秀的，并且低镍含量的可延展的程度达到了铜的程度。因为它们不能快速的加工硬化，所以这些合金能够经受住强烈的拉伸、冲压成形、旋压操作。它们应在649～871℃的温度下退火，具体温度取决于成分。在连接之前，进行消除应力热处理是可取的。

（11）铜镍锌合金（镍银）

镍被加入到铜锌合金中，使得它们在表面上有银色光泽，起到装饰的目的，获得较好的耐蚀性。最终的合金被称做镍银。

2-42　铜及铜合金钎焊使用哪些钎剂？

除铝青铜外，钎焊所有的铜基合金要使用BCuP和BAg钎料，配套使用为美国焊接学会（AWS）钎剂类型为：FB3A、FB3C和FB3E。在铝青铜上容易形成难熔氧化物，可采用更加活泼的FB4A钎剂。RBCuZn钎料所要求的钎焊温度高，FB3A、FB3C和FB3E型钎剂的功效会被迅速降低，当采用BCu钎料时，它们的效力将完全消失。因为铝青铜和铍青铜需要更活泼的钎剂，所以上述钎剂不能钎焊这些合金。

此外，FB3-D和FB3-J型钎剂能够与RBCuZn和Bcu钎料配套钎焊所有铜基合金。FB4-A和FB3-J、FD3-J型钎剂混合后使用可取得更满意的效果。

2-43　铜及铜合金钎焊时，保护气氛如何选择？

燃烧的燃气在钎焊大多数铜及合金时是经济实用的保护气氛，但是高含氢量的气氛，不能用于有氧铜，因为它们会导致母材发生脆性。除了有氧铜外，裂解的氨和氢也是有用的。惰性气体（例如氩气和氦气）和氮气可以用于所有的铜基金属，没有发现有害的影响。

真空环境适合于在钎焊温度下没有高蒸发压力元素（铅、锌、磷、镉等）的铜和铜基合金。钎焊钎料被限制到含有少量高蒸发压力元素，例如锌和镉的真空等级。对于高真空钎焊，应查阅铜和任何合金元素的蒸发压力温度曲线，以决定最高允许的钎焊温度。引入惰性气体，在炉中建立一个分压，有助于避免钎料或母材或两者成分的蒸发。

2-44　铜及铜合金钎焊时，接头设计应注意哪些问题？

铜基金属的钎焊温度足以对它们进行退火，因此接头的强度是以退火状态为基础设计的。0.03～0.13mm的接头间隙可以满足最大的接头强度和安全性。然而在不可能或实现有困难的场合下，稍微大点的间隙也是允许的，如果允许使用搭接接头，就能够补偿由于宽的间隙造成的低强度问题。在这种接头形式中，钎焊面积至少达到三倍于最薄件截面积，将有助于满足部件的强度要求。

2-45　铜及铜合金钎焊时如何选择钎剂？

用锡铅钎料钎焊铜时，可采用松香酒精溶液，钎焊后不必清除钎剂残渣，也可以使用ZnCl2-NH4Cl水溶液；钎焊铝黄铜、铝青铜和硅青铜时，需要采用氯化锌盐酸溶液；对于锰白铜，应采用磷酸溶液。

用钎基钎料钎焊时，钎焊温度较高，应采用氯化锌水溶液；配合钎焊温度更高的镉基钎料，采用QJ205钎剂，它清除氧化物的能力强，可以钎焊包括铝黄铜和铝青铜在内的所有铜合金。

用黄铜钎料钎焊铜时，可采用硼砂或质量分数为75％的硼酸+质量分数为25％的硼砂作为钎剂；用银基钎料钎焊铜及铜合金时，采用QJ101钎剂或QJ102钎剂可取得良好效果；钎焊铍青铜和硅青铜，最好采用QJ102钎剂；用银铜锌镉钎料钎焊时，应采用QJ103钎剂。

钎焊铝青铜时，可以在钎剂中加入质量分数为10％～20％的硅氟酸钠，或者加入质量分数为10％～20％的YJ-6，这样就能很好地去除工件表面的氧化物。

2-46　铜和铜合金钎焊之前，如何进行预清洗和表面准备？

如果接头表面有氧化物、污垢或其他外来的物质，就不能获得牢固的接头。常规溶剂和碱性脱脂工艺适合于清洁铜基金属。机械方法（例如钢丝刷和喷砂）能用来去除氧化物。用化学方法清除氧化物时，要求合理选择酸洗溶液。使用化学清洗铜材料的典型工艺如下。

①铝青铜需要按顺序浸入到以下溶液中，这个工艺可以重复进行直到工件变得整洁：2％（体积分数）的氢氟酸、3％（体积分数）硫酸与水混合的低温溶液；5％（体积分数）的硫酸溶液，温度为27～49℃。

②铜硅合金这一类母材的清洗工艺包括：先浸入到热的5％（体积分数）硫酸溶液中，然后在室温的2％（体积分数）的氢氟酸和5％（体积分数）的硫酸混合液中清洗。

③黄铜和镍银：使用低温的5％（体积分数）的硫酸溶液。

④纯铜：浸入到低温的5％～15％（体积分数）的硫酸溶液中。

⑤铋铜：氧化物痕迹可以通过酸洗工艺清除：浸入到20％（体积分数）的硫酸溶液中，温度71～82℃，然后水洗；快速浸渍（30s）到30％（体积分数）的凉硝酸溶液中，随后立即彻底的水洗。

⑥铬铜能够浸入到5％（体积分数）的热硝酸中进行酸洗，然后在15～37g/L的重铬酸钠与3％～5％（体积分数）的硫酸的混合液中酸洗，随后进行彻底的水洗。

钎焊之前，在含有强氧化物形成元素的那些合金上镀铜，有利于简化钎焊工艺。用于铬铜的镀层厚度为0.03mm，用于镀铜、硅青铜、铝青铜的镀层厚度为0.013mm。

2-47　铜和铜合金火焰钎焊时，任何火焰都可以吗？

因为铜的导热性好，因此火焰钎焊时必须用功率较大的焊炬加热。整个接头加热要均匀，对大型及复杂的零件，要进行预热，预热温度为450～600℃。加热火焰要用中性焰或微量过剩乙炔的还原焰。在用黄铜钎料时，用氧化焰加热可以减少锌的蒸发。

2-48　铜和铜合金钎焊后处理的目的是什么？

对于铜及铜合金，钎焊后处理主要包括清除钎剂残渣和工件表面的清洗。一些残渣很容易用热水浸泡而溶解掉。钎焊后工件表面氧化物的清除，可以用机械法或适当的清洗溶液和清洗工艺来去除。清除残渣和清洗工件表面的主要目的是防止残渣对工件的腐蚀，为了对钎焊后的工件作进一步加工或是为获得一个良好的外观。

2-49　银钎料钎焊铜合金时的操作有什么特点？

用一般钎料钎焊时，把接头加热到橘红色（600～700℃），然后把焊料丝末端加热、并加上粉料钎剂，在钎焊面上涂抹（也可以用糊状钎剂，或把焊件浸在钎剂溶液中），被加热的钎剂熔化并沿着接头间隙铺展。若母材上有些部位发黑且不沾钎剂，则说明此处氧化膜未清除干净，应再次涂抹钎剂，直到完全润湿和填缝，即可加入钎料，并继续加热接头部位，使钎料流入间隙深处。加热火焰沿着整个接头往返移动，使接头加热均匀，直到钎料在间隙的另一端渗出并形成光滑的圆角为止。

2-50　铜可以与哪些金属进行钎焊？

异种铜合金之间是很容易进行钎焊的。铜及铜合金可与多种金属及其合金实现钎焊连接，如碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢、铸铁、工具钢、镍及镍合金、钛及钛合金、活性金属、难熔金属等使用银基钎料均可进行钎焊连接。铜与铝也可进行钎焊，而铜与镁及镁合金不能实现钎焊。铜与异种金属硬钎焊时所推荐的钎料见表2-7。

2-51　铜及铜合金的钎焊工艺如何？

钎焊以前，在铜表面生成的氧化膜能够容易地被磨掉，在需要大面积钎焊的地方，推荐使用5％～15％（体积分数）的硫酸溶液清洗。

（1）无氧、高导电铜和脱氧铜

容易采用炉中钎焊或焊炬方法钎焊。在高温下，有氧铜对于氧的迁移或氢脆是敏感的，甚至是两者兼而有之，因此有氧铜应在惰性气体、氮气或真空气氛下的炉中钎焊来完成。火焰钎焊应该采用中性或微氧化焰，铜磷或银铜磷钎料在铜上有自钎剂作用。然而在大的组件中钎剂是有作用的，大件钎焊时间延长，会引起额外的氧化。由于腐蚀侵蚀的危险，使用的含磷钎料的钎焊接头不能长期暴露在高温的水中和含硫的气氛中。

如果使用铜锌钎料，注意操作不能过热，在接头中锌的蒸发会引起砂眼，当采用火焰钎焊时，氧化焰将减少锌的蒸发，可以使用AWS钎剂FB3-D、FB3-1和FB3-J。RBCuZn型钎料的耐蚀性能不如铜。

（2）特殊铜合金

含有少量银、铅、碲、硒或硫（质量分数一般不超过1％）的铜容易被自钎剂钎料BCuP钎焊。如果使用钎剂会改善润湿性。高强度的铍铜合金（铍的质量分数为2％）能够在炉中钎焊并同时在788℃时进行固溶处理，在稍低的温度（760℃）下钎料凝固，然后组件在水中淬火，在343～361℃进行时效处理。银铜共晶钎料BAg72Cu一般与AWS中FB3-A和FB3-E钎剂配合使用。

另一个快速加热（要求低于1min）的方法是在低于固溶退火温度以下进行固溶退火材料的钎焊。钎焊后不做重新退火的时效。感应钎焊可以达到充分快速地加热。

锆铜和铬铜在482℃时效，随后在899～1010℃温度下固溶退火并冷加工。使用含银钎料和含氟化物的钎剂钎焊，最好安排在固溶退火和冷加工之后，在时效硬化之前进行。在这个工艺之后，母材的热处理特性低于正常值。

（3）铜锌合金（黄铜）

所有的黄铜都可以用BAg和BCuP钎料钎焊，较高熔点的黄铜（低锌）也能够使用RBCuZn钎料钎焊。AWS的EB3-A、FB3-C和FB3-E型钎剂与BAg和BCuP钎料配套使用；AWS的FB3-D和FB3-J型钎剂与RBCuZn钎料配套使用。

即使在保护气氛中，也可以使用钎剂以改善钎料的润湿。钎剂还能用于减少锌的蒸发。当加热到400℃以上时，黄铜表面的锌会大量蒸发损失，这种损失可以通过在炉中钎焊过程将钎剂涂抹在工件表面，或在火焰钎焊中使用氧化焰来减少。黄铜也受到裂纹的影响，因此要仔细、均匀地加热。尖角和引起应力集中的截面变化和产生热应力的现象都应该避免。逐步提高工件的加热温度是行之有效的办法。

（4）铜锡合金（磷青铜）

铜锡合金在应力条件下易发生裂纹。根据经验，应在钎焊之前释放应力或对部件退火，使用缓慢的加热速度防止热冲击。当锡的含量比较高或有相当多的铅添加剂时，在钎焊过程中需要采用钎剂做充分的防护。所有的磷青铜可以使用BAg和BCuP钎料钎焊。低锡的磷青铜也能通过RBCuZn钎料进行钎焊。

磷青铜有时也采用金属粉块形式，在钎焊以前，这些粉块需要使用水基或油基胶状石墨悬浮液涂刷表面进行预处理，然后在低温下烘焙、清洗，并且脱脂。这个程序可封住小孔，以便实行钎焊。

（5）铜铝合金（铝青铜）

铜铝合金可以使用含银钎料和AWS中FB3-D、FB31、FB3-J型钎剂。在钎焊温度下，Al含量大于8％的铜合金，由于难熔铝氧化物的形成，会带来钎焊的困难。然而，这个问题可以通过在待钎焊的表面电镀一层0.013mm的铜来解决。炉中钎焊非电镀表面，钎剂也可以与保护气氛同时使用。

（6）铜硅合金（硅青铜）

铜硅合金应被清洁，在钎焊之前电镀铜或涂上一层钎剂以防止形成难熔的氧化硅。推荐采用机械方式清理。如前所述，对于轻的氧化程度，铜硅合金可被酸洗，一般使用含硅钎料和AWS中FB3-A、FB3-C和FB3-E型钎剂。硅青铜易受到钎料的晶间渗入，在应力下造成热脆性，在钎焊之前应释放应力，钎焊温度应在760℃以下。

（7）铜镍合金

铜镍合金一般采用BAg钎料钎焊。在使用BCuP类钎料之前，必须就性能和微观结构对母材做出充分评价，在钎焊过程中有可能形成脆的磷化镍。母材必须不含硫和铅，这些元素在钎焊循环中会引起裂纹。可以使用标准溶解剂和碱性脱脂程序。氧化物可以通过砂布清除或5％（体积分数）的硫酸热溶液中酸洗，然后立即进行彻底的清水冲洗。AWS中FB3-A，FB3-C和FB3-E型钎剂适合于大多数应用。

在应力条件下，铜镍合金对熔化的钎料所引起的晶间渗入很敏感，为防止裂纹，在钎焊之前应释放应力，在钎焊过程中不应引入应力。

（8）铜-镍-锌合金（镍银）

铜-镍-锌合金可以容易地采用钎焊黄铜的工艺来钎焊，当使用RBCuZn钎料时，因为钎焊温度相对高，需要仔细操作，这些合金易受到钎料的晶间渗入，除非它们在钎焊以前释放应力。这些合金热传导性不高，趋向于局部过热。建议缓慢和均匀加热，使用充分多的钎剂以防止氧化。

（9）异种金属

不同的铜合金的连接也可以容易地进行钎焊。铜合金在与钢、奥氏体不锈钢或镍钎焊时，也可以使用BAg钎料。铜合金与铝、镁合金的钎焊是困难的。在这些场合下，两种母材的热膨胀系数有很大的差别，令人满意的钎焊接头的设计和产品是极其困难的。

2-52　铜及铜合金火焰钎焊时应注意什么？

铜及铜合金火焰钎焊应注意以下几点。

①钎焊加热时间力求最短，以免接头处过分氧化。

②不能用火焰钎焊直接加热钎料丝，而应加热焊件，使钎料碰到焊件后熔化、润湿并填缝。火焰不要对着已熔化的钎料和钎剂加热，以免钎料和钎剂过热，造成某些成分的挥发及钎料的氧化，使接头性能变坏。如果焊件加热不够，不能使钎料填满间隙时，可用火焰加热钎缝附近的母材，把热量传给钎料使其受热熔化，在毛细血管吸力及钎剂的作用下，填满整个间隙。

③零件钎焊完后，不要马上挪动，以免因钎料未凝固而使钎缝错动。

2-53　应如何对待铜合金钎焊接头处的残渣？

对火焰钎焊接头处剩余的残渣及氧化膜必须清理干净，清理的方法很多，可以用机械方法也可以用化学方法`，视具体情况而定。

硬钎焊用的硼砂和硼酸钎剂，钎焊后呈玻璃状，在水中溶解度小，去除困难，一般用机械方法（如喷砂）除去。最好在钎焊后把焊件尚未冷却时便放入水中，产生的热冲击使残渣裂开，从而容易去除。此外还可把焊件放在温度较高（70～90℃）的重铬酸钾溶液中长时间浸洗。

含较多氟硼酸钾或氟化钾的银钎焊用的硬钎剂，不会形成玻璃状溶液。焊件可用水煮或在体积分数为10％柠檬酸热水溶液中去除熔渣。氯化锌、氯化铵型的软钎剂，用热水便可把它除去。但用凡士林调成的氯化锌型焊锡膏，则应先用有机溶液清除接头表面残留的油脂，再用热水浸洗。

2-54　钛及钛合金钎焊时有何特点？

钛合金为活性金属，在航天航空、石油化工及原子能工业得到广泛的应用，钛及钛合金钎焊中的主要问题表现在以下几个方面。

①表面的氧化膜稳定。钛及其合金与氧亲和力大，表面容易生成一层很稳定的氧化膜，从而阻焊钎料的润湿和铺展，故钎焊时必须将其去除。

②具有强烈的吸气倾向。钛及其合金在加热过程中对氢、氧和氮具有吸收倾向，而且温度越高，吸纳越严重，从而使钛金属的塑性和韧性急剧降低，故钎焊应在真空或惰性气氛中进行。

③易于形成金属间化合物。钛及其合金能同大多数钎料发生化学反应，生成脆性化合物，造成接头变脆。因此，用于钎焊其他材料的钎料基本上不适用于钎焊活性金属。

④组织和性能易于变化。钛及其合金在加热时会发生相变和晶粒粗化，温度越高，粗化越严重，所以高温钎焊的温度不宜过高。

总之，钎焊钛及其合金时必须注意钎焊加热温度。一般说来，钎焊温度不宜超过950～1000℃，钎焊温度越低，对母材性能的影响也越小。对淬火时效合金来说，也可以在不超过时效温度的条件下进行钎焊。

2-55　钛及钛合金钎焊时的钎料有哪些？

软钎焊钛及其钛合金的软钎料有镉基与锌基钎料两种，如S-Zn58Sn40Cu2、S-Zn60Cd40、S-Cd95Ag5、S-Cd83Zn17等，它们钎焊接头的抗剪强度为29.4～49MPa。由于接头强度低及抗腐蚀性差，所以很少进行钛及其合金的软钎焊。

钎焊钛及其钛合金的硬钎料主要有银基、钛基与钛锆基、铝基三大类，其中银基钎料使用历史最长，可靠性较好。

①银基钎料包括银和添加锂、铜、铝、锡及锰等的银基钎料。银对钛的润湿性很好，在钎缝的界面区形成金属间化合物TiAg，与钛及其他金属间化合物相比，TiAg不算太脆，但是其线膨胀系数同钛的膨胀系数相比差别很大，在应力作用下易产生裂纹，故银钎焊的接头强度不是很高，纯银钎焊的接头剪切强度仅为117.8～166.5MPa。用其他银基钎料钎焊的接头强度也不超过190MPa，且接头的抗腐蚀性及抗氧化性较差。

含锂的银基钎料，如B-Ag71.5Cu（Li）、B-Ag92Cu（Li）等适用于惰性气氛中钎焊。还有一种在900～913℃流动性很好的Ag-9Pd-9Ga钎料，可轧制成薄板和丝的形式使用。这种钎料钎焊成的接头在飞机的高于液压系统中显示出很高的持久强度、疲劳强度、抗氧化和耐腐蚀性能。

铝的加入可降低熔点，且铝同钛形成的化合物不太脆，所以银铝钎料是性能较好的一种。其典型牌号为B-Ag95Al，熔点为780～825℃。在900℃钎焊时，具有良好的填充间隙能力，对母材无不良影响。

为了提高B-Ag95Al钎料的抗腐蚀性，可加入锰。抗腐蚀性试验表明，在B-Ag95Al钎料中加入质量分数为0.5％的锰，可显著提高其抗腐蚀性。

②钛基与钛锆基钎料主要有B-Ti70CuNi，钎焊温度为970℃。钛锆基钎料主要有B-Ti48ZrBe，钎焊温度940℃。前一种钎料钎焊纯钛和TC2时，母材有晶粒长大倾向，钎焊TA7和TC4时，晶粒长大倾向不大。钎焊时，铜和镍向母材扩散，有生成化合物的倾向，因此保温时间要短。钎焊接头的塑性尚好，且具有好的抗腐蚀性。钎焊接头最高温度可达370℃。后一种钎料对钛的润湿性良好，钎焊时母材无晶粒长大倾向。用该钎料钎焊TA7时，生成金属间化合物的倾向较小，接头抗剪强度好，接头塑性及抗腐蚀性比前一种钎料钎焊的好些。钎焊接头最高温度为370℃。钛基与钛锆基钎料很难加工成片状和丝状，一般以粉末使用。

③铝基钎料的组成有两种，一种成分（质量分数）分别为Si4.8％，Cu3.8％、Fe0.2％、Ni0.2％，其余Al；另一种含Mn1.2％，其余为Al。它们主要用于钎焊钛和钛合金的蜂窝壁板，其特点是：钎焊温度低，不会引起钛合金的β相转变，且加热设备可简化。钎料和母材没有明显的溶解和扩散，生产脆性化合物的倾向小，接头塑性好。钎料塑性好，容易加工，也可将钎料和母材轧制在一起，便于蜂窝结构等的装配。

钛及其钛合金钎焊用钎料可由表2-8选用。

2-56　钛及钛合金钎焊时通常采用何种钎焊方法？

为了防止钎焊接头的氧化及吸氧、吸氢反应，钛及钛合金钎焊是在真空和惰性气氛中进行的，一般不采用火焰钎焊。在真空或氩气中钎焊时，可以采用高频加热、炉中加热等方法。加热速度快，保温时间短，界面区的化合物较薄，接头性能较好。因此，必须控制钎焊温度和保温时间，使钎料流满间隙即可。

之所以钛及钛合金最好是在真空和氩气中钎焊，是因为在真空钎焊时，虽然钛对氧的亲和力很大，但是钛在13.3Pa真空度下就能得到光洁的表面，这是由于表面的氧化膜可向钛中溶解所致。

在氩气保护下钎焊，钎焊温度范围为760～927℃时，为了防止钛变色，要求高纯的氩气，一般使用制冷存储容器中的液态氩，因为它具有很高的纯度。

2-57　钎焊钛及钛合金时，为何常在在钛合金之间放上一层铜箔或银箔？

钎焊钛及钛合金时，经常在界面上或钎缝内形成脆性化合物相，降低钎焊接头的性能。为此可用扩散焊方法来改善钎焊接头的性能。钎焊时，在钛合金之间分别放上50μm厚的铜箔、镍箔或银箔，依靠钛与这些金属的接触反应，分别形成Cu-Ti、Ni-Ti和Ag-Ti共晶。然后再把这些脆性金属间化合物扩散掉，在一定温度和一定时间下扩散钎焊的接头具有相当好的性能。

2-58　若αβ相钛合金钎焊后要求退火，该如何处理？

α+β相钛合金可以在退火、固溶处理或时效状态下使用。如果钎焊后要求退火，则有三种方案可供选择：退火后在退火温度或低于退火温度下钎焊；在退火温度以上的温度钎焊，并在钎焊循环中采取分段冷却工序，从而还获得退火组织；在退火温度以上的温度钎焊，然后进行退火处理。