釬焊復習題答案

1、 釬焊復習題 0529101班第一章：1. 用能量最小原理推導潤濕角與材料表面張力、界面張力之間的關系公式太麻煩就沒寫，我有手寫版的，大家互相問一下也行。2. 推導釬料在平板間隙中上升高度與釬料表面張力、潤濕角之間的關系haPR· 同一水平面上的壓力相等，所以· 得到液面上升高度為填縫高度計算(續(xù))S1111S0S0設S0為參考點，其表面處的壓力為大氣壓力S1的壓力：大氣壓力+附加壓力S0的壓力：PS1+液柱高度產(chǎn)生的壓力S0 和S0的處于同一高度，壓力應該相等得到：再由因此：3. 評價釬料潤濕性和鋪展性能的方法1) 潤濕角測量Ø 一定體積的釬料Ø 采用

2、相應的去膜措施Ø 在規(guī)定的溫度保持一定的時間Ø 冷凝后切取橫截面，測量潤濕角2) 鋪展面積測量Ø 條件同上Ø 凝固后測量鋪展面積3) 沿T型試件的流動長度4) 潤濕力測量Ø 在試片浸入和拉出的期間測量作用在試片上的作用力，通過信號變換器在記錄儀上作為時間的函數(shù)連續(xù)記錄5) 潤濕角測量Ø 在試片浸入和拉出的期間測量試片上釬料的接觸角并記錄4. 溫度是如何影響釬料在母材上的潤濕性的Ø 液體的表面張力與溫度的關系 Am：一個摩爾液體分子的體積；K：常數(shù)； T0：表面張力為零時的臨界溫度；：溫度常數(shù)Ø 隨著溫度的升高，液體

3、的表面張力減小，提高了潤濕性Ø 溫度升高，固液反應增強，界面張力減小Ø 溫度升高過度，釬料鋪展性太強，會造成釬料流失5. 金屬表面的氧化物是如何影響釬料的潤濕性的 金屬表面上總是存在著金屬氧化物，在有氧化膜的金屬表面上，液態(tài)釬料往往凝聚成球狀，不與金屬發(fā)生潤濕，這是由于表面氧化膜具有比金屬表面更低的表面張力。6. 如何通過合金相圖判斷材料之間是否可以潤濕通過觀察相圖：1) 如果釬料與母材在液態(tài)和固態(tài)均不相互作用Ø 潤濕性很差Ø Fe-Ag、Fe-Bi、Fe-Pb、Fe-Cd等2) 如果釬料能與母材相互作用，則可以很好地潤濕母材Ø 相互溶解

4、16; 形成金屬間化合物Ag-NiØ 在1000°C時Ag在Ni中有3wt%左右的溶解度Ø Ag在Ni上有一定的潤濕性Ø Ag可焊不銹鋼Ag-CuØ 在779°C時在Ag在Cu中有8wt%左右的溶解度Ø Ag在Cu上有很好的潤濕性母材是合金的情況類似7. 從母材溶解量的計算公式指出影響母材溶解的因素 溶解的計算Q ： 溶解量 t ： 時間 K ： 溶解速率 ： 擴散層厚度 S ： 液- 固相接觸面積 a ： 溶解速度系數(shù) Cl ： 飽和溶解度 C ： 母材在釬料中的濃度 V ： 液態(tài)釬料的體積 s ： 液態(tài)釬料的密度 而所以

5、如果溫度、釬料量、接觸面積均為常數(shù)，則固液傳質(zhì)的動力學方程· 本質(zhì)因素Ø 母材在釬料中的極限溶解量Ø 釬料組分在母材中的飽和固溶度Ø 金屬間化合物· 工藝因素Ø 溫度和時間w 溶解量隨溫度成指數(shù)函數(shù)增加w 隨時間的增加關系與釬料量有關Ø 釬料量w 預置定量釬料：溶解隨時間增加達到飽和w 浸沾釬焊：溶解量一直增加8. 釬焊接頭的幾個區(qū)域及形成；對接頭性能的影響1) 釬焊接頭有三個區(qū)域組成：母材上靠近界面的擴散區(qū)，釬縫界面區(qū)和釬縫中心區(qū)。Ø 擴散區(qū)組織是釬料組分向母材擴散形成的；Ø 界面區(qū)組織是母材向釬料溶解

6、，冷卻后形成的。它可能是固溶體或金屬間化合物；Ø 釬縫中心區(qū)由于母材的溶解和釬料的擴散以及結晶時的偏析，組織不同于釬料的原始組織。母材擴散區(qū)界面區(qū)中心區(qū)2) 對接頭性能的影響：Ø 一般情況下擴散區(qū)組織對性能的影響不大Ø 界面區(qū)組織對接頭性能影響很大Ø 接頭釬料合金部分與原始成分有很大的差異9. 釬料合金成分對母材向釬料中的溶解的影響Ø 若釬料中含有母材的成分，則母材向釬料的溶解量減少Ø 釬料合金成分在母材中的飽和溶解度越大，則一定時間下母材的溶解量量越少Ø 若釬料中有與母材形成金屬間化合物的組分，則金屬化合物阻擋母材溶解，但

7、當溫度升高至金屬間化合物熔化時，母材溶解加速10. 如何從釬料合金成分抑制或改善接頭金屬間化合物層的生成Ø 在釬料中加入不與母材也不與釬料形成化合物的組分Ø 在釬料中加入與釬料而不與母材形成化合物的組分11. 接觸反應釬焊的原理 若兩種金屬能形成共晶或形成低熔固溶體，則在他們接觸良好的情況下加熱到高于共晶溫度或低熔固溶體熔化溫度以上，依靠他們之間的相互擴散，在界面處形成共晶體或低熔固溶體，從而把二者連接起來。12. 擴散釬焊的原理 擴散釬焊得最根本特征是，在釬焊加熱過程中釬縫間隙內(nèi)形成的液態(tài)合金，不是像一般釬焊方法那樣因隨后降溫凝固而形成釬縫，而是在高于釬料的固相線溫度的條

8、件下長時間保溫，是指等溫凝固而形成釬縫的。釬縫等溫凝固的機理是，在加熱保溫過程中，間隙中的釬料熔化后，隨著母材的熔入和釬料中的低熔點組元或起降低釬料熔點作用的組元的散失，間隙中液態(tài)合金的固相線溫度逐漸升高，當這種過程持續(xù)進行而使合金的固相線溫度升高到超過加熱溫度后，合金及發(fā)生等溫凝固。第二章：1. 鉛在錫鉛釬料中的作用Ø 降低釬料的熔點Ø 提高釬料的潤濕性Ø 提高釬料的機械強度Ø 防止釬料出現(xiàn)冷脆2. 鋁用軟釬料的基本成分 鋁用軟釬料可分為三類：低溫軟釬料，中溫軟釬料和高溫軟釬料。 其中低溫軟鉛料：在錫和錫合金中加入一些鋅； 中溫軟鉛料：錫鋅和鎘鋅系釬料

9、，含鋅量較高； 高溫軟釬料：以鋅為基體，加入少量的鋁，銀，銅等元素。3. 鋁硬釬料的基本成分Ø 鋁及可和鋁形成共晶的金屬Ø 鋁硅共晶、鋁硅銅共晶牌 號名 稱合金成分 wt%Tm °Cbf MPaAlSiCuZnBAl88Si鋁硅釬料余量12±1577582147157BAl67CuSi鋁硅銅1號余量5.56.5 2729525535脆性大BAl86SiCu鋁硅銅2號余量9.310.73.34.7520585245294HL403鋁硅銅鋅余量10±14±0.710±15165602452944. 釬料為什么大多數(shù)都是合金，純金

10、屬是否可以作為釬料對釬料的基本要求：Ø 合適的熔點1. 溫度控制；組織控制；缺陷Ø 良好的潤濕性Ø 與母材良好的冶金相互作用Ø 穩(wěn)定性、均勻的成分2. 元素揮發(fā)、成分偏析Ø 接頭性能3. 強度、導電性、導熱性、抗腐蝕性等Ø 成本 釬料大多采用合金是由于合金釬料能有效改善潤濕性和調(diào)節(jié)焊接溫度（例如錫鉛釬合金中加入鉛的作用）； 純金屬也可作為釬料，但其熔點較高，易形成金屬間化合物，使接頭性能下降，可選擇性小。5. 銅磷釬料作為自釬劑釬料的機理 Cu-P釬料Ø 共晶成分8.38wt%磷Ø 熔點：714Ø P2O

11、5與氧化銅生成復合化合物，以液態(tài)覆蓋母材表面，起保護作用，防止母才氧化。Ø6. 選擇釬料的基本原則Ø 經(jīng)濟性：根據(jù)結構的重要性，選擇成本最低的釬料合金Ø 接頭性能：工作溫度；強度；可靠性Ø 密封性：電真空器件；真空室Ø 導電性：錫基釬料、銀基釬料Ø 工藝性：焊接溫度對母材的影響Ø 與釬焊方法的匹配第三章：1. 釬焊時去除氧化膜的必要性Ø 釬料難以潤濕氧化膜，也難于與氧化膜形成牢固連接Ø 即使在焊前機械清除，會很快再生成Ø 焊接加熱使氧化膜更快地重新生成Ø 表面氧化膜具有比金屬表面更低的

12、表面張力，影響釬料的潤濕性2. 常用的去膜方法Ø 釬劑去膜Ø 氣體介質(zhì)去膜Ø 機械方法和物理方法去膜3. 釬劑的一般組成及作用釬劑由釬劑基體組分，去膜劑和活性劑三部分組成· 基體組分Ø 使釬劑具有一定的熔點Ø 其它組分的溶劑Ø 形成致密的保護膜Ø 硬釬劑：金屬鹽或金屬鹽系統(tǒng)：硼砂、堿金屬或堿金屬的氯化物Ø 軟釬劑：高沸點的有機溶劑· 去膜劑Ø 溶解表面氧化膜Ø 堿金屬和堿土金屬的氟化物· 活性劑Ø 破壞氧化膜與金屬的結合，加速氧化膜清除效果Ø 重

13、金屬的鹵化物：氯化鋅、氯化鎘等等Ø 氧化物：硼酐等· 釬劑的作用Ø 清除母材和釬料表面的氧化膜Ø 保護表面不再氧化Ø 界面活性作用，促進釬料潤濕4. 可用作無機軟釬劑的物質(zhì)和其去膜機理1) 組成Ø 無機酸：鹽酸、氫氟酸、磷酸等Ø 以水溶液或酒精溶液形態(tài)使用，或與凡士林調(diào)成膏狀使用 特點Ø 去膜能力強Ø 具有很強的腐蝕性 反應2) 組成Ø 無機鹽：氯化鋅等Ø 以水溶液形態(tài)使用 特點Ø 吸水性強；發(fā)生飛濺Ø 活性隨濃度增高而提高，超過30%時飽和 反應Ø 與水

14、產(chǎn)生絡合酸Ø 溶解金屬氧化物5. 氯化鋅作為釬劑成分在釬焊鋼時和釬焊鋁合金時的不同作用1) 氯化鋅作為釬劑成分在釬焊鋼時起去除氧化膜的作用，其作用機理如上 題 ；2) 氯化鋅作為釬劑成分在釬焊鋁合金時，屬于鋁用反應釬劑，釬焊加熱過程 中，氯化鋅滲過氧化鋁膜的裂縫與鋁反應。去膜機理：Ø 重金屬的氯鹽與鋁反應，破壞氧化膜與母材的結合Ø AlCl3溫度高于182°C時升華為氣體，膜下外逸，促進氧化膜破碎Ø 氟化物溶解破碎的氧化膜Ø Zn沉淀于鋁表面，促進釬料潤濕6. 在松香中添加氯化鋅的作用 增強去膜能力7. 硬釬劑的基本組成Ø

15、硼砂、硼酸及其混合體為基體Ø 堿金屬或堿土金屬的氟化物、氟硼酸鹽，獲得合適的活性溫度、增加去膜能力8. 硼酸的去膜機理；Ø 硼酸加熱時分解，形成硼酐，其熔點是580 °CØ 硼酐與銅、鋅、鎳和鐵的氧化物形成易溶的硼酸鹽Ø 但在900 °C以下時，硼酐的粘度很大，去膜能力也差一般不單獨作為釬劑使用9. 硼砂的去膜機理Ø 硼砂在741°C熔化，分解成硼酐和偏硼酸鈉Ø 硼酐與金屬氧化物形成易溶的硼酸鹽Ø 偏硼酸鈉與硼酸鹽形成熔點更低的復合化合物Ø 硼砂的去膜能力強于硼酸Ø 但熔點較

16、高，在800°C以下粘度大，流動性不好10. 硼砂和硼酸單獨作為釬劑時存在的問題Ø 活性溫度高，只能配合銅基釬料使用Ø 不能去除Cr、Si、Al、Ti的氧化物Ø 殘渣腐蝕性小，但不易清除11. 鋁用有機軟釬劑的組成及其使用中的問題 組成Ø 基體：三乙醇胺Ø 去膜劑：氟硼酸、氟硼酸胺Ø 活性劑：重金屬氟硼酸鹽 問題Ø 不能保證釬料與母材的牢固連接；Ø 熱穩(wěn)定性差；Ø 無吸濕性，暴露于空氣中逐漸干涸；Ø 作用過程中有大量氣體生成，沸騰；12. 鋁用反應軟釬劑的組成及其去膜機理·

17、組成Ø 基體：鋅、錫等重金屬的氯化物Ø 活性劑：鉀、鈉、鋰的鹵化物(一般為氟化物)· 去膜機理Ø 重金屬的氯鹽與鋁反應，破壞氧化膜與母材的結合Ø AlCl3溫度高于182°C時升華為氣體，膜下外逸，促進氧化膜破碎Ø 氟化物溶解破碎的氧化膜Ø Zn、Sn沉淀于鋁表面，促進釬料潤濕13. 鋁用氯化物硬釬劑的基本組成及其去膜機理組成Ø 基體：堿金屬或堿土金屬的氯化物的低熔點混合物w NaCl, LiCl, KCl, CaCl, BaCl, SrCl, CuCl, MgClw 調(diào)節(jié)熔點w 可以很好地在鋁和氧化鋁的

18、表面鋪展Ø 去膜劑：氟化物w NaF, ZnF, LiF, KF, AlF3, Na2AlF6w 溶解氧化膜w 可使熔點增加，添加量有限Ø 活性劑：低熔點重金屬的氯化物w ZnCl2, SnCl2, CdCl2 氯化物基鋁硬釬劑去膜機理-1· 溶解作用Ø 氟化物有溶解鋁氧化膜的作用Ø 氟化物添加量受熔點的限制· 破碎作用Ø 鋁與氧化鋁膜的熱膨脹系數(shù)不一致，加熱時氧化膜產(chǎn)生裂紋Ø 釬劑透過裂紋與鋁發(fā)生反應Ø 氧化鋁膜成碎片狀進入熔化的釬劑，更容易溶解Ø 釬劑可以從鋁與氧化鋁膜之間滲入Ø

19、鋁與氯產(chǎn)生AlCl3氣體，使氧化膜脫離并破碎· 重金屬的析出Ø 沉積在鋁表面，改善潤濕Ø 鋁在鋅內(nèi)的溶解度很高，容易造成溶蝕 氯化物基鋁硬釬劑去膜機理-2· 釬劑對鋁的電化學腐蝕作用Ø 加熱使氧化鋁膜產(chǎn)生裂紋Ø Cl-1離子滲透裂紋Ø 在鋁-氧化膜界面形成微電池Ø 鋁：陽極；氧化膜：陰極Ø 鋁被腐蝕Ø 膜和鋁的結合被破壞，脫落Ø 形成氧陰離子Ø 氧離子的存在保證鋁陽離子化過程繼續(xù)進行(氧去極化作用)Ø F-離子起防止AlCl3氣泡產(chǎn)生的作用14.用氯化物硬釬劑釬焊鋁

20、時不加釬料是否可以形成接頭？第四，五章：1. 烙鐵釬焊是軟釬焊方法還是硬釬焊方法 答： 軟釬焊方法2. 氧乙炔焰的最高加熱溫度 答：3150攝氏度3. 鹽浴浸沾釬焊所用的加熱介質(zhì)，安全注意事項 答：加熱介質(zhì)：氯鹽的混合物成分 wt%熔點 °C釬焊溫度 °CNaClCaCl2BaCl2KCl30222222.5485077.565304850100530510435550595635962570900485900605900655900665130010001300 注意事項：1) 銅基釬料釬焊結構鋼時可不用釬劑2) 注意釬劑涂敷在焊件上，焊前必須干燥(為什么？)3) 由于熔

21、液的浮力和沖刷作用，工件應進行可靠的定位4) 工件及工裝全部一定要預熱除水，防止接觸鹽液時引起強烈噴濺，甚至爆炸。5) 不適合釬焊有深孔、盲孔和封閉型的部件4. 汽車水箱的常用釬焊方法 答： 熔融釬料浸沾釬焊5. 氣體保護釬焊焊接加熱結束后為什么還要繼續(xù)通入保護氣體 答：為了保護加熱元件不被氧化，對于氫氣來說也是為了防止爆炸。6. 微電子產(chǎn)品的常用釬焊方法Ø 波峰焊；Ø 熱風再流焊；Ø 激光軟釬焊；Ø 紅外再流焊；Ø 蒸汽再流焊；7. 采用氫氣進行保護釬焊時的安全注意事項Ø 為防止氫氣中混有空氣而引起爆炸，爐子或容器加熱前先通1015

22、min氫氣，以充分排出其中的空氣，直到出氣口處的火焰燃燒正常后再開始加熱。Ø 對于排出的氫氣，應點火使之在出氣管口燃燒掉，以排出它在爐邊積聚的危險。Ø 釬焊結束斷電后，應等爐中或容器中溫度降至150攝氏度以下，再停止輸送氫氣，這是為了保護加熱元件和焊件不被氧化，防止爆炸。8. 釬焊時接頭間隙的大致范圍母材釬料系統(tǒng)間隙 mm母材釬料系統(tǒng)間隙 mm鋁及鋁合金Al基0.150.25鋼Cu0.010.05Zn基0.10.25黃銅0.020.10銅及銅合金黃銅0.040.20Ag基0.0250.15Cu-P0.040.20不銹鋼CuNi30-2-0.20.030.20Cu-Ag-P0

23、.020.15Mn基0.040.15Pb-Sn,Sn-Sb-Ag0.050.3Ni基0.040.10Sn-Pb,Sn-Sb0.1Cu0.010.10Ag-Cu-Zn-Cd0.080.2鈦及鈦合金Cu,Cu-P,Cu-Zn0.030.05鎳合金Ni-Cr0.050.1Ag,Ag-Mn0.03 記住幾種常用釬料即可。9. 接頭間隙為什么會影響接頭強度 答：間隙對接頭性能的影響是對以下諸過程影響的綜合結果：Ø 釬料的毛細填縫過程Ø 釬劑殘渣與氣體從間隙中排出Ø 溶解與擴散過程Ø 釬縫中釬料合金的流動約束 間隙過小 Ø 填縫難Ø 氣體、殘渣難

24、排出 間隙過大Ø 毛細作用弱Ø 合金化不充分Ø 鑄造組織 最佳間隙值Ø 釬料與母材相互作用Ø 流動性10. 不銹鋼用Ni-B釬料釬焊時為什么采用非常小的間隙Ø 鎳基釬料由于熔點調(diào)節(jié)的要求，含有較多的B、Si、C，釬料本身由多種金屬間化合物組成。Ø 釬焊時，這些元素向不銹鋼中擴散。Ø 間隙極小時，這些元素會全部擴散到母材中。釬縫組織為固溶體Ø 間隙較大時，擴散路程長，元素來不及擴散。釬縫中留下連續(xù)的脆性層 此外，它們之間的相互作用較弱。11. 鋁合金釬焊時為什么采用比較大的間隙？ 答：鋁合金采用釬劑去膜，只

25、有在大間隙下，釬劑殘渣才能順利排出。第六，七章：1. 鋁合金軟釬焊接頭的電化學腐蝕及其解決措施 電化學腐蝕Ø 釬料與母材的成分截然不同Ø 有電解質(zhì)存在時，界面處形成微電池Ø 電極電位低的合金作為陽極被腐蝕 腐蝕機理：Sn-Pb合金的電極電位高于鋁，應該是鋁被腐蝕。但實際上由于Sn-Pb釬料與鋁之間的結合性很差，界面存在空隙，電極電位更低；且水汽在此積聚，導致接頭在界面區(qū)很快腐蝕解決措施· 在釬料中加入Zn或者采用Zn基釬料Ø 鋁與鋅互溶，增強了釬料與母材的結合Ø 界面處的電極電位提高· 在鋁表面鍍Cu或者NiØ 改善了潤濕性和結合性Ø 電極電位發(fā)生有利于抗腐蝕性提高的變化 采用銅鍍層的電極電位分布 采用Zn基釬料的電位分布2. 各類鋁合金的硬釬焊性Ø 純鋁和鋁錳合金1) 良好的釬焊性能Ø 鋁鎂合金1) 鎂含量大于1.5%wt時，對焊接性產(chǎn)生很大的影響2) 鎂含量增加，表面氧化鎂增多，現(xiàn)有釬劑不能有效去除3) 超過2.5%時，釬焊很困難Ø 硬鋁合金1) 溫度超過505°C時，發(fā)生過燒，強度和塑性顯著下降2) 缺乏合適的釬料3) 超硬鋁在470