钎焊在异质金属材料焊接中的应用
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摘 要：异质材料的焊接结构件不仅能够发挥母材各自良好的性能，对于贵金属的焊接，亦有利于减少贵金属的使用，降低生产成本。而钎焊的焊接方法能够一定程度上的克服异种金属间物理、化学性能的差异，在现代工程中得到了广泛的应用。
一 前言
随着现在工业的发展和科学技术的进步，焊接结构件除了满足通常的力学性能之外，还要满足高温强度，耐磨性，耐腐蚀性，低温韧性，磁性，导电性，导热性等方面的要求[1]。在这种情况下，任何一种金属材料都不可能完全满足整体焊件结构的使用要求。所以现在工程结构中不仅需要对同质材料进行焊接，也需要对异质材料进行焊接。异质材料的结构件能够最大限度地利用材料的各自优点在现代工程中应用越来越广。但是，由于异质材料的物理化学性能的差异直接影响它们的焊接性，异质材料的焊接要比同质材料的困难。钎焊方法在异质材料的焊接中应用越来越广。
二 钎焊的特点
钎焊是采用比母材熔点低的材料作为钎料，将钎料和焊件加热到高于钎料而低于母材熔点的温度，利用钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材互相扩散实现的连接方法。改革开放以来，随着我国家电工业，汽车工业，电子工业，航天，航海，军事等领域的高速发展，钎焊的技术应用也越来越广。 钎焊的特点主要体现在[2]：
（1）钎焊和熔焊方法不同，钎焊时钎料熔化为液态而母材保持为固态，液态钎料在母材的间隙中或表面上润湿、毛细流动、填充、铺展、与母材相互作用（熔接，扩散或产生金属间化合物）、冷却凝固形成牢固接头，从而将母材联结在一起。例如钎焊纯铝（熔点660℃）采用Al-Si共晶钎料（熔化温度577℃），操作温度取590～630℃，钎缝中产生溶解和扩散反应。
（2）钎焊时工件常整体加热（如炉中钎焊）或钎缝周围大面积均匀加热，因此工件的相对变形量以及钎焊接头的剩余应力都比熔焊小得多，易于保证工件获得精密尺寸。
（3）钎料的选择范围较宽，为了防止母材组织和特性的改变，可以选用液相线温度相应低的钎料进行钎焊，熔焊则没有选择的余地。由于钎焊反应只在母材数微米至数十微米以下界面进行，一般不牵涉母材深层的结构，因此适用于异种金属之间，甚至金属与非金属，非金属与非金属之间的连接，这也是熔焊方法做不到的。
（4）钎焊还有一个优点，即钎缝可作热扩散处理而加强钎缝的强度。
（5）钎焊方法的弱点主要在钎料与母材的成分和性质多数情况下不可能非常接近，有时相去甚远，例如用重金属钎料钎焊铝，这就难免不产生接头与母材间不同程度的电化学腐蚀。此外，钎料的选择和界面反应的特点都存在一定的局限，在钎焊大多数材料时，钎焊接头与母材不能达到等强度，只能用增加搭接面积来解决问题。
三 钎料的研究现状
贵金属钎料在电子产品的焊接、电真空器件焊接、高温焊接和某些特殊材料的焊接中占有重要地位。各国钎料系列中贵金属钎料己有数百种。按合金组元来分，主要有银基钎料、金基钎料和含钯钎料。银钎料用途最广泛，主要用于中、低温钎焊。在高温下具有一定特殊性能的钎料多是金基和钯基钎料[3]。贵金属钎料已经有很长的使用历史。最初用来钎焊贵金属饰品，以后随着现代技术的发展在各种工业部门得到越来越广泛的应用。在有色金属钎料中，贵金属钎料占着主要的地位。熔点在600～900℃的中温钎料基本上都是贵金属钎料，尤其是钎焊温度要求在650～800℃范围的钎料，很难找到非贵金属钎料来代替。飞机、导弹、火箭上的一些重要部件，也必须用贵金属钎料钎焊。所以贵金属钎料的研制和发展一直为人们所重视。银基钎料具有抗腐蚀性强，蒸汽压低并有很好的流动性及润湿性等优点。银基钎料可钎焊铜，镍，可阀合金和不锈钢等，特别适用于电真空器件以及航空发动机等重要零件的钎焊，所以在航空工业和电子工业中得到广泛的应用。银基钎料的主要合金组元有镍、铜、钯、锌、锢、锗、锡等。银基钎料按组元可分为Ag-Cu，Ag-Ni，Ag-Pd，Ag-In，Ag-Sb，Ag-Ge，Au-Ag-Cu，Ag-Cu-Sn等系列。
参考文献：
[1] 美国焊接学会.焊接手册（第一卷，第七版）[M].清华大学焊接教研室译.北京：机械工业出版社，1985.
[2] 陈铮，周飞等.材料连接原理[M].哈尔滨工业大学出版社，2001.
[3] 高峰， Sekulic D P， 钱乙余. 钎焊技术的最新研究进展[J]. 焊接学报， 2003， 24（4）： 92-96.