BAg-1膏状银焊料的钎焊应用
admin 添加于 2016-01-21 09:36
1.4、BAg-1钎料的研制
钎焊母材由25Cr3MoA低碳合金钢与1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢组成的焊件，工艺要求钎焊温度在9101000℃之间的钎料，选择4种牌号如1所示。
钎焊温度在960～1000℃的钎料序号1234钎料金钯镍钎料金镍钎料银钯铜钎料银锰钎料牌号BAu50PdNiBAu82NiBAg54PdNiBAg85Mn熔化温度/℃960950900～950960～970钎焊温度/℃960～980950～970960～980970～1000价格/(元/克)147120401.8焊接性最佳较好一般
由可看出前三种钎料钎焊性好，但不经济，BAg85Mn钎料尚可，但国内厂家均无现货。故委托相关钎焊材料厂研制BVAg-1膏状银焊料。
银的熔点960.5℃，实际当含Ag99.99时，其熔点961.5℃，用纯银作钎料，室温强度高，还具有良好的抗腐蚀性。但存在高温下(125℃)强度低，对黑色金属润湿性差，蒸汽压较高，在高温、高真空状态下易挥发，严重时污染炉体使真空炉绝缘受到破坏，导致热电偶失灵，还给清理工作带来不便。
为了弥补纯银钎料的不足，决定采用银基膏状银焊料。如何保持银基钎料较高的熔点和提高钎缝接头的高温强度及润湿程度，添加什么元素可满足该工艺要求，将成为研制新钎料的方向。
研制钎焊黑色金属和不锈钢通常的做法是用Ag-Cu合金作基础合金，再添加有利元素。从Ag-Cu相图分析，共晶点为779℃，当含Ag92.8%时，由相图分析得知，金相组织是由固溶体 α相共晶体组成。在钎料熔炼配制中，铜在银中有较大的溶解度，而铜与镍相互是无限互溶;从冶金角度分析，凡与氧亲和力强的金属元素，则润湿性就越差，如：Ni、Cu、Ag金属与氧的亲和力是递增的，那么其润湿性逐渐变差;又如：Cr、Ti、Zn、Al、Mg、Be等金属按其顺序越来越易氧化。为了改善Ag-Cu钎料对钢和不锈钢的润湿性和高温强度，常常添加Mn或Ni金属元素，Mn溶于Ag形成固溶体而Ni则与Cu能够互相溶解。实践证明当Mn达到15%时钎料对不锈钢缝隙有腐蚀倾向，这是由于母材与钎料电极电位差异大，引起电化学腐蚀(接头在潮湿条件下工作)，使钎料与不锈钢腐蚀开裂，因此添加Ni较为适宜。现将镍、银、铜元素的物理特性列入。
Ni、Cu、Ag物理特性元素熔点/℃沸点/℃蒸发温度/℃(1×10-1Pa真空状态下)Ni145528001257Cu108323101083Ag961.52195848
注：Ag为Ag99.99从Ag-Cu-Ni三元相图分析，镍金属元素的加入，可以提高Ag-Cu-Ni三元合金的熔点，可以粗略地计算，当Ni每增加0.01%，熔点将提高2℃，与此同时，钎料的润湿性也随之增强，能够在晶界形成合金并可提高接头的强度;若能将Ni提高到0.05%，还可防止产生裂纹腐蚀，这是因为焊后室温将有Ni20%析出在晶界上，在钎缝边缘处形成一层富镍层，镍具有较好的抗氧化性和抗腐蚀性。在冶炼配制BVAg-1过程中由于Ni很难溶解到Ag里形成固溶体，按照金属元素溶解规律，首先把Ni与Cu溶解(互溶)，再把溶解后的Ni-Cu合金溶解到Ag里形成固溶体 α相共晶体的组织。经试验和调配，BVAg-1金属元素成分如所示。
BAg-1金属元素含量比元素含量Ag97.6%Cu2.0%Ni0.4%
1.4.1BAg-1膏状银焊料熔点检测试验
采用DTA热分析系统测温(熔点)试验。在西安交通大学材料工程系试验室用DTA热分析系统来测熔点，如a)、b)所示。为了准确的检测，将料样分成两组，按照间隔取样的方法进行，两组测温如c)、d)分别是954.99℃和953.88℃;第二次测温在北京有色金属与稀土应用研究所进行，测得熔点分别是950℃和951℃如和所示。
两次测温与Ag-Cu-Ni三元相图分析的950～960℃基本相同。
a)熔点954.99℃
b)熔点953.88℃温度/℃温差/℃温度/℃温差/℃
c)熔点950℃
d)熔点951℃2采用DTA热分析系统测BVAg-1钎料熔点曲线
1.4.2BAg-1膏状银焊料润湿与铺展试验
取BAg-1钎料料样5mg放在板厚2mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢板上(清理钢板表面)，放入英国产的S16真空钎焊炉内(加热温度970 10℃)保温3min，随炉冷却取出试样，钎料基本铺展。润湿角在0°<θ<60°，表明钎料液体能够润湿1Cr18Ni9Ti不锈钢板材，但铺展性一般。 1.5、滑阀体分组件工艺参数的匹配
除正确选择真空度、钎焊温度、保温时间等起着决定因素的工艺参数外，钎焊间隙、氩气纯度、零件的清洁度、升温速度、冷却速率等因素也会严重影响钎焊质量。
1.5.1钎焊间隙
钎焊间隙，影响因素是多种多样的，生产中常采用工艺试验来确定，而不是通过公式计算出结果，因此银基钎料的钎焊间隙应主要考虑几个方面：
(1)采用银基钎料通常钎焊间隙在0.020.15mm之间选择，当装配间隙小于0.04mm，抗剪强度较大。
(2)钎料对母材的物理化学性能(如液态流动性、表面张力、与母材的冶金反应等)以及钎焊过程中的相互作用特性有着密切的关系，通常钎料对母材润湿性好，钎焊间隙可选择小一些，对于异种材料钎焊，钎焊间隙的选择应以被钎焊特性差的材料为依据。
(3)被钎焊面的表面光洁度的影响：表面光洁则毛细填缝作用变差，液体钎料难以在整个接头面流布，易产生空穴使接头强度下降，因此对钎焊面应适量粗化。
(4)钎道较长的钎焊接头，钎焊间隙应适当增加，应有一个较佳的匹配值。通过试验确定滑阀体与管真空钎焊间隙为0.06～0.1mm之间，理想的范围应在0.04～0.08mm之间，这是因为零件镀铜后，管子孔径尺寸不均匀，尺寸产生偏差，需进行铰孔，使该间隙更加合理。