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信息編輯:鄭州高氏   發(fā)布時間:

釬焊:將熔點比母材低的釬料加熱至融化,但加熱溫度低于母材的熔點,用融化的釬料填充焊縫、潤濕母材并與母材相互擴散形成一體的焊接方法。 
 

釬焊分兩大類: 硬釬焊和軟釬焊。硬釬焊的加熱溫度大于450度,抗拉強度大于200 MPa ,經(jīng)常用銀基、銅基釬料,適于工作應(yīng)力大,環(huán)境溫度高的場合,比如硬質(zhì)合金車刀、地質(zhì)鉆頭的焊接。軟釬焊的加熱溫度小于450度,抗拉強度小于70 MPa  適于應(yīng)力小,工作溫度低的環(huán)境。比如電路的錫基釬焊。


釬焊分為硬釬焊和軟釬焊。主要是根據(jù)釬料(以下稱焊料)的熔化溫度來區(qū)分的,一般把熔點在450℃以下的焊料叫作軟焊料,使用軟焊料進行的焊接就叫軟釬焊;把熔點在450℃以上的焊料叫作硬焊料,使用硬焊料進行的焊接就叫硬釬焊。在美國MIL SPEC軍用標準中,是以800℉(429℃)的金屬焊料的熔點作為區(qū)分硬釬焊和軟釬焊的標準。


電子裝聯(lián)用錫焊是一種軟釬焊,其焊料主要使用錫Sn、鉛Pb、銀Ag、銦In、鉍Bi等金屬,目前使用較廣的是Sn-Pb和Sn-Pb-Ag系列共晶焊料,熔點一般在185℃左右。
釬焊意味著固體金屬表面被某種熔化合金浸潤。這種現(xiàn)象可用一定的物理定律來表示。如果從熱力學角度來考慮浸潤過程,也有各種解釋的觀點。有一種觀點是用自由能來解釋的。


⊿F=⊿U-T⊿S 在這里,F(xiàn)是自由能,U是內(nèi)能,S是熵。 ⊿F與兩種因素有關(guān),即與內(nèi)能和熵的改變有關(guān)。一般S常常趨向于較大值,因此促使-T⊿S也變得更小。實際上,當固體與液體接觸時,如果自由能F減少,即 ⊿F是負值,則整個系統(tǒng)將發(fā)生反應(yīng)或趨向于穩(wěn)定狀態(tài)。由此可知,熵是浸潤的促進因素,因為熵使⊿F的值變得更小。 ⊿F的符號終決定于⊿U的大小和符號,它控制著浸潤是否能夠發(fā)生。為了產(chǎn)生浸潤,焊料的原子必須與固體的原子接觸,這就引起位能的變化,如果固體原子吸引焊料,熱量被釋放出來,⊿U是負值。如果不考慮⊿U的大小和量值,那么,熵值的改變與表面能的改變有同樣的意義,浸潤同樣是有保證的。在基體金屬和焊料之間產(chǎn)生反應(yīng),這就表明有良好的浸潤性和粘附性。如果固體金屬不吸引焊料,⊿U是正值,這種情況下,取決于⊿U在特殊溫度下的大小值,才能決定能否發(fā)生浸潤。這時,增加T⊿S值的外部熱能,能對浸潤起誘發(fā)作用。這種現(xiàn)象可以解釋弱浸潤。在焊接加溫時,表面可能被浸潤,在冷卻時,焊料趨于凝固。在開始凝固的區(qū)域,⊿U是正值,其值比T⊿S大得多,當⊿F終變?yōu)檎禃r,浸潤現(xiàn)象就發(fā)生了。


有兩種情況,一種是兩種浸潤材料互相發(fā)生浸潤,導致結(jié)合,二者都呈現(xiàn)低表面能,這時的焊點具有良好強度。單純的粘附作用不能產(chǎn)生良好的浸潤性。假如把兩種原子構(gòu)成的固體表面弄得很光滑,在真空中疊合在一起,它們可能粘附在一起,這種現(xiàn)象是兩個光滑斷面之間的范德華力作用。這種結(jié)合接度以范德華力為基礎(chǔ),超過了任何接點的應(yīng)用強度。生產(chǎn)中不會出現(xiàn)這種情況,因為范德華力是在很短距離時才起作用。實際工程上,表面都且有粗糙性,阻止原子密切接觸??墒窃谝恍┚植?,原子結(jié)合力也會起作用,這是很微小的。實際上,從宏觀來觀察時,也包括范德華力在內(nèi)。
  一般情況下,低表面能的材料在高表面能的材料上擴展,在這種情況下,整個系統(tǒng)的表面自由能減小。一個系統(tǒng)兩個元件表面自由能相同時,就不發(fā)生擴展,或者說停止了擴展。


電子裝聯(lián)常用的錫-鉛系列焊料焊接銅和黃銅等金屬時,焊料在金屬表面產(chǎn)生潤濕,作為焊料成分之一的錫金屬就會向母材金屬中擴散,在界面上形成合金屬,即金屬間化合物,使兩者結(jié)合在一起。在結(jié)合處形成的合金層,因焊料成分、母材材質(zhì)、加熱溫度及表面處理等因素的不同會有變化。釬料的機理必須從以下幾個方面來解釋:
1、擴散理論 2、晶間滲透理論 3、中間合金理論 4、潤濕合金理論 5、機械嚙合理論。

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