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钎焊_百度百科
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  钎焊,是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后,利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。钎焊时,首先要去除母材接触面上的氧化膜和油污,以利于毛细管在钎料熔化后发挥作用,增加钎料的润湿性和毛细流动性。根据钎料熔点的不同,钎焊又分为硬钎焊和软钎焊。

  钎焊变形小,接头光滑美观,适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件,如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗,除去油污和过厚的氧化膜,保证接口装配间隙。间隙一般要求在 0.01~0.1毫米之间。

  钎焊过程:表面清洗好的工件以搭接型式装配在一起,把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后,钎料熔化(工件未熔化),并借助毛细作用被吸入和充满固态工件间隙之间,液态钎料与工件金属相互扩散溶解,冷凝后即形成钎焊接头。

  钎焊是人类最早使用的材料连接方法之一,在人类尚未开始使用铁器时,就已经发明用钎焊来连接金属。在埃及出土的古文物中,就有用银铜钎料钎焊的管子,用金钎料连接的护符盒,据考证分别是5000年前和近4000年前的物品。公元79年被火山爆发埋没的庞贝城的废墟中,残存着由钎焊连接的家用钎制水管的遗迹,使用的钎料具有Sn :Pb=1:2的成分比,类似现代使用的钎料成分。中国在公元前5世纪的战国初期也已经使用锡铅合金钎料,在秦始皇兵马俑青铜器马车中也大量采用了钎焊技术。中国最早见著于文献记载的钎焊是汉代班固所撰《汉书》中有云:“胡桐泪状似眼泪也,可以焊金银也,今工匠皆用之”。1637年出版的明代宋应星科技巨著《天工开物》中有“中华小钎用白铜沫,大钎则竭力挥锤而强合之,若以胡桐汁合银,坚如石。今玉石刀柄之类焊药,加银一分其中,则永不脱。试以圆盆口点焊药于其一隅,其药自走,周而环之,亦一奇也”。这一记述明确指出了铜钎焊应以硼砂做钎剂而银钎焊则可以胡桐树脂为钎剂,并且对钎料的填缝行为做了精彩的描述。尽管钎焊技术出现较早,但很长时间没有得到大的发展。进入20世纪后,其发展也远落后于熔焊技术。直到20世纪30年代,在冶金和化工技术发展的基础上,钎焊技术才有了较快发展,并逐渐成为一种独立的工业生产技术。尤其是二次世界大战后,由于航空、航天、核能、电子等新技术的发展,新材料、新结构形式的采用,对连接技术提出了更高的要求,钎焊技术因此受到了更大的重视,迅速的发展起来,出现了许多新的钎焊方法,其应用也越来越广泛。例如,制造机械加工用的各种刀具特别是硬质合金刀具,钻探、采掘用的钻具,各种导管和容器,汽车拖拉机的水箱,各种用途的不同材料不同结构形式的换热器,电机部件以及汽轮机的叶片和拉筋等构件的制造广泛采用钎焊技术。在轻工业生产中,从医疗器械、金属植入假体、乐器到家用电器、炊具、自行车,都大量采用钎焊技术。对于电子工业和仪表制造业,在很大范围内钎焊是唯一可行的连接方法,如在元器件生产中大量涉及金属与陶瓷、玻璃等非金属的连接问题,及在布线连接中必须防止加热对元器件的损害,这些都有赖于钎焊技术。在核电站和船舶核动力装置中,燃料元件定位架,换热器、中子探测器等重要部件也常采用钎焊结构。

  钎焊不适于一般钢结构和重载、动载机件的焊接。主要用于制造精密仪表、电气零部件、异种金属构件以及复杂薄板结构,如夹层构件、蜂窝结构等,也常用于钎焊各类异线与硬质合金刀具。钎焊时,对被钎接工件接触表面经清洗后,以搭接形式进行装配,把钎料放在接合间隙附近或直接放入接合间隙中。当工件与钎料一起加热到稍高于钎料的熔化温度后,钎料将熔化并浸润焊件表面。液态钎料借助毛细管作用,将沿接缝流动铺展。于是被钎接金属和钎料间进行相互溶解,相互渗透,形成合金层,冷凝后即形成钎接接头。

  钎焊在机械、电机、仪表、无线电等部门都得到了广泛的应用。硬质合金刀具、钻探钻头、自行车车架、换热器、导管及各类容器等;在微波波导、电子管和电子真空器件的制造中,钎焊甚至是唯一可能的连接方法。

  一是接头表面光洁,气密性好,形状和尺寸稳定,焊件的组织和性能变化不大,可连接相同的或不相同的金属及部分非金属。钎焊时,还可采用对工件整体加热,一次焊完很多条焊缝,提高了生产率。但钎焊接头的强度较低,多采用搭接接头,靠通过增加搭接长度来提高接头强度;另外,钎焊前的准备工作要求较高。

  二是钎料熔化而焊件不熔化。为了使钎接部分连接牢固,增强钎料的附着作用,钎焊时要用钎剂,以便清除钎料和焊件表面的氧化物。硬钎料(如铜基、银基、铝基、镍基等),具有较高的强度,可以连接承受载荷的零件,应用比较广泛,如硬质合金刀具、自行车车架。软钎料(如锡、铅、铋等),焊接强度低,主要用于焊接不承受载荷但要求密封性好的焊件,如容器、仪表元件等。

  钎焊采用熔点低于母材的合金作钎料,加热时钎料熔化,并靠润湿作用和毛细作用填满并保持在接头间隙内,而母材处于固态,依靠液态钎料和固态母材间的相互扩散形成钎焊接头。钎焊对母材的物理化学性能影响小,焊接应力和变形较小,可焊接性能差别较大的异种金属,能同时完成多条焊缝,接头外表美观整齐,设备简单,生产投资小。但钎焊接头的强度较低,耐热能力差。

  钎焊时,只有熔化的液体钎料很好地润湿母材表面才能填满钎缝。衡量钎料对母材润湿能力的大小,可用钎料(液相)与母材(固相)相接触时的接触夹角大小来表示。影响钎料润湿母材的主要因素有:

  若钎料与母材在固态和液态下均不发生物理化学作用,则他们之间的润湿作用就很差,如铅与铁。若钎料与母材能相互溶解或形成化合物,则认为钎料能较好地润湿母材,例如银对铜、紫铜常用来作为钎料。

  钎焊加热温度的升高,由于钎料表面张力下降等原因会改善钎料对母材的润湿性,但钎焊温度不能过高,否则会造成钎料流失,晶粒长大等缺陷。

  如果母材金属表面存在氧化物,液态钎料往往会凝聚成球状,不与母材发生润湿,所以,钎焊前必须充分清除氧化物,才能保证良好的润湿作用。

  当钎料与母材之间作用较弱时,母材表面粗糙的沟槽起到了特殊的毛细作用,可以改善钎料在母材上的润湿与铺展。

  钎焊时使用钎剂可以清除钎料和母材表面的氧化物,改善润湿作用,可采用硼砂。

  钎焊时,液体钎料要沿着间隙去填满钎缝,由于间隙很小,如同毛细管,所以称之为毛细流动。毛细流动能力的大小,能决定钎料能否填满钎缝间隙。

  影响液体钎料毛细流动的因素很多,主要有钎料的润湿能力和接头间隙大小等,如钎料对母材润湿性好,接头有较小的间隙,都可以得到良好的钎料流动与填充性能。

  液态钎料在毛细填隙过程中与母材发生相互物理化学作用,这些相互作用对钎焊接头的性能影响很大,它们可以分为两种:

  钎焊时一般都发生母材向液体钎料的溶解过程,可使钎料成份合金化,有利于提高接头强度。但母材的过度溶解会使液体钎料的熔点和粘度升高,流动性变差,往往导致不能填满钎缝间隙,同时可能使母材表面因过分溶解而出现凹陷等缺陷。

  钎焊时,也出现钎料组份向母材的扩散,扩散以两种方式进行:一种是钎料组元向整个母材晶粒内部扩散,在母材毗邻钎缝处的一边形成固溶体层,对接头不会产生不良影响。另一种是钎料组元扩散到母材的晶粒边界,常常使晶界发脆,尤其是在薄件钎焊时比较明显。

  为了使钎接部分连接牢固,增强钎料的附着作用,钎焊时要用钎剂。它的作用是清除钎料和母材表面的氧化物,保护焊件和液态钎料在钎焊过程中免于氧化,改善液态钎料对焊件的润湿性。

  一般有两类。一类是硬钎料,熔点在450℃以上,常用的钎料有铜基、银基、铝基、镍基等合金。钎剂常用硼砂、硼酸、氯化物、氟化物等。硬钎焊的加热源有焊炬火焰、电阻电热、感应加热、盐浴加热及炉内加热等。钎接接头强度较高,适于钎焊受力较大或工作温度较高的工件,如硬质合金刀具、自行车车架等,通常把这类钎焊称为硬钎焊;另一类是软钎料,熔点在450℃以下,应用最广泛的软钎料是锡基合金,多数软钎料适合的焊接温度为200-400℃,钎剂为松香、松香酒精溶液、氯化锌溶液,加热方法常用烙铁加热。钎接接头强度较低,适于钎接受力不大或工作温度较低的工件,如容器、仪表元件等,通常把这类钎焊称为软钎焊。锡焊为软钎焊的一种。

  钎料是形成钎焊接头的填充金属,钎焊接头的质量在很大程度上取决钎料。钎料应该具有合适的熔点、良好的润湿性和填缝能力,能与母材相互扩散,还应具有一定的力学性能和物理化学性能,以满足接头的使用性能要求。

  钎焊是利用熔点比母材低的金属作为钎料,加热后,钎料熔化,焊件不熔化,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩散,将焊件牢固的连接在一起。

  ⑴软钎焊:软钎焊的钎料熔点低于450°C,接头强度较低(小于70 MPa)。

  软钎焊 多用于电子和食品工业中导电、气密和水密器件的焊接。以锡铅合金作为钎料的锡焊最为常用。软钎料一般需要用钎剂,以清除氧化膜,改善钎料的润湿性能。钎剂种类很多,电子工业中多用松香酒精溶液软钎焊。这种钎剂焊后的残渣对工件无腐蚀作用,称为无腐蚀性钎剂。焊接铜、铁等材料时用的钎剂,由氯化锌、氯化铵和凡士林等组成。焊铝时需要用氟化物和氟硼酸盐作为钎剂,还有用盐酸加氯化锌等作为钎剂的。这些钎剂焊后的残渣有腐蚀作用,称为腐蚀性钎剂,焊后必须清洗干净。

  ⑵硬钎焊:硬钎焊的钎料熔点高于450°C,接头强度较高(大于200 MPa)。

  硬钎焊 接头强度高,有的可在高温下工作。硬钎焊的钎料种类繁多,以铝、银、铜、锰和镍为基的钎料应用最广。铝基钎料常用于铝制品钎焊。银基、铜基钎料常用于铜、铁零件的钎焊。锰基和镍基钎料多用来焊接在高温下工作的不锈钢、耐热钢和高温合金等零件。焊接铍、钛、锆等难熔金属、石墨和陶瓷等材料则常用钯基、锆基和钛基等钎料。选用钎料时要考虑母材的特点和对接头性能的要求。硬钎焊钎剂通常由碱金属和重金属的氯化物和氟化物,或硼砂、硼酸、氟硼酸盐等组成,可制成粉状、糊状和液状。在有些钎料中还加入锂、硼和磷,以增强其去除氧化膜和润湿的能力。焊后钎剂残渣用温水、柠檬酸或草酸清洗干净。

  注意:母材的接触面应很干净,因此要用钎剂。钎剂的作用是去除母材和钎料表面的氧化物和油污杂质,保护钎料和母材接触面不被氧化,增加钎料的润湿性和毛细流动性。钎剂的熔点应低于钎料,钎剂残渣对母材和接头的腐蚀性应较小。软钎焊常用的钎剂是松香或氯化锌溶液,硬钎焊常用的钎剂是硼砂、硼酸和碱性氟化物的混合物。

  钎焊过程的主要工艺参数是钎焊温度、保温时间即 吸收的热量大小。钎焊温度通常选为高于钎料液相线℃,以保证钎料能填满间隙。

  钎焊保温时间视工件大小及钎料与母材相互作用的剧烈程度而定。大件的保温时间应长些,以保证加热均匀。钎料与母材作用强烈的,保温时间要短。一般说来,一定的保温时间是促使钎料与母材相互扩散,形成牢固结合所必需的。但过长的保温时间将导致熔蚀等缺陷的发生。

  钎焊常用的工艺方法较多,主要是按使用的设备和工作原理区分的。如按热源区分则有红外、电子束、激光、等离子、辉光放电钎焊等;按工作过程分有接触反应钎焊和扩散钎焊等。接触反应钎焊是利用钎料与母材反应生成液相填充接头间隙。扩散钎焊是增加保温扩散时间,使焊缝与母材充分均匀化,从而获得与母材性能相同的接头。几乎所有的加热热源都可以用作钎焊热源,并依此将钎焊分类:

  波峰钎焊 用于大批量印刷电路板和电子元件的组装焊接。施焊时,250℃左右的熔融焊锡在泵的压力下通过窄缝形成波峰,工件经过波峰实现焊接。这种方法生产率高,可在流水线上实现自动化生产。

  火焰钎焊 用可燃气体与氧气或压缩空气混合燃烧的火焰作为热源进行焊接。火焰钎焊设备简单、操作方便,根据工件形状可用多火焰同时加热焊接。这种方法适用于自行车架、铝水壶嘴等中、小件的焊接。

  浸沾钎焊 将工件部分或整体浸入覆盖有钎剂的钎料浴槽或只有熔盐的盐浴槽中加热焊接。这种方法加热均匀、迅速、温度控制较为准确,适合于大批量生产和大型构件的焊接。盐浴槽中的盐多由钎剂组成。焊后工件上常残存大量的钎剂,清洗工作量大。

  感应钎焊利用高频、中频或工频感应电流作为热源的焊接方法。高频加热适合于焊接薄壁管件。采用同轴电缆和分合式感应圈可在远离电源的现场进行钎焊,特别适用于某些大型构件,如火箭上需要拆卸的管道接头的焊接。

  炉中钎焊 将装配好钎料的工件放在炉中进行加热焊接,常需要加钎剂,也可用还原性气体或惰性气体保护,加热比较均匀。炉中钎焊又可分为箱式钎焊炉,井式钎焊炉,间歇式钎焊炉,连续式钎焊炉。大批量生产时可采用连续式炉。

  真空钎焊工件加热在真空室内进行,主要用于要求质量高的产品和易氧化材料的焊接。

  钎焊一般采用板料搭接和套管嵌接的形式。这样可以通过增加焊件之间的结合面,来弥补钎料强度的不足,保证接头的承载能力。这种接头形式还便于控制接头的间隙,适当的间隙可以使钎料在接头中均匀分布,达到最佳的钎焊效果。钎焊接头的间隙范围一般是0.05~0.2mm。

  钎焊接头的承载能力与接头连接面大小有关。因此,钎焊一般采用搭接接头和套件镶接,以弥补钎焊强度的不足。

  钎剂残渣大多数对钎焊接头起腐蚀作用,也妨碍对钎缝的检查,常需清除干净。

  由有机酸及盐组成的钎剂,一般都溶于水,可采用热水洗涤。由无机酸组成的软钎剂溶于水,因此可用热水洗涤。含碱金属及碱土金属氯化物的钎剂(例如氯化锌),可用2%盐酸溶液洗涤。

  硬钎焊用的硼砂和硼酸钎剂残渣基本上不溶于水,很难去除,一般用喷砂去除。比较好的方法是将已钎焊的工件在热态下放入水中,使钎剂残渣开裂而易于去除。

  含氟硼酸钾或氟化钾的硬钎剂(如剂102)残渣可用水煮或在10%柠檬酸热水中清除。

  铝用硬钎剂残渣对铝具有很大的腐蚀性,钎焊后必须清除干净。下面列出的清洗方法,可以得到比较好的效果。

  (1)60-80℃热水中浸泡10min,用毛刷仔细清洗钎缝上的残渣,冷水冲洗HNO3 15%水溶液中浸泡约30min,再用冷水冲洗。

  (2)60-80℃流动热水冲洗5 -10min放在65~75℃,CrO32%,H3RO45%水溶液中浸泡15min,再用冷水冲洗。

  ⑵钎剂不合适,如活性差,钎剂与钎料熔化温度相差过大,钎剂填隙能力差等;或者是气体保护钎焊时气体纯度低,真空钎焊时真空度低。

  外观检查是用肉眼或低倍放大镜检查钎焊接头的表面质量,如钎料是否填满间隙,钎缝外露的一端是否形成圆角,圆角是否均匀,表面是否光滑,是否有裂纹、气孔及其它外部缺陷。

  表面缺陷检验法包括荧光检验(着色检验)和磁粉检验。它们用于检查外观及检查目视发现不了的钎缝表面缺陷,如裂纹、气孔等。荧光检验一般用于小型工件的检查,大工件则用着色检验(工件的局部检查),磁粉检验只用于带有磁性的金属。

  射线检验(按源的种类分为X射线和γ射线)是检验重要工件内部缺陷的常用方法,它可显示钎缝中的气孔、夹渣、未钎透以及钎缝和母材的开裂。超声波检验所能发现的缺陷范围与射线检验相同。而钎焊结构的致密性检验常用方法有一般的水压试验、气密试验、气渗透试验、煤油渗漏试验和质谱试验等方法。其中水压试验用于高压容器,气密试验及气渗透试验用于低压容器,煤油渗透试验用于不受压容器;质谱试验用于真空密封接头。

  等。低合金结构钢表面除了生成氧化铁以外,还可能生成合金元素的氧化物。除了铬、铝的氧化物影响较大以外,其它氧化物都较易清除。

  碳素钢、低合金钢软钎焊时,可采用各种软钎料,其中以锡铅钎料应用最广泛。使用HISnYb10锡铅钎料钎焊的低碳钢接头抗拉强度为93MPa,抗切强度为37MPa。当采用 HlSnrbs8-2钎料时,则分别提高到113MPa及49MPa。当采用铜、铜基钎料及银基钎料进行硬钎焊时,可获得较高的接头强度。

  a o当使用BAg40Cuf-nUd钎料时,则分别提高到385MPa及203MPa。

  软钎焊时,钎剂采用氯化锌水溶液或氯化锌、氯化铵水溶液。使用铜基钎料时,采用硼砂硼酸类钎剂或Q7301。用银基钎料时,采用QJ101,QJ102等。

  由于不锈钢含有Cr、Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si、Cu等金属元素,所以它的表面氧化物种类也很多,其中铬及钦的氧化物化学稳定性最好。必须采用活性很强的钎剂以及保护气体或真空度高的钎焊方法。

  根据钎焊件的使用要求、钎焊接头的性能、钎焊温度等,可选用不同的软钎料及硬钎料。

  由于铬会形成稳定的氧化物,因此应该采用活性很强的钎剂。软钎焊时,必须采用氯化锌盐酸溶液、氯化锌一氯化铵盐酸溶液或磷酸。

  硬钎焊时,在用银铜锌、银铜锌锡钎料时可采用Q7101,QJⅣ2。用铜基钎料钎焊时,应采用含氟化钙的QJZOOo

  ⑸所获得的钎焊接头应符合产品的技术要求,满足力学性能、物理化学性能、使用性能方面的要求。

  ⑹钎料的经济性要好。应尽量少含或不含稀有金属和贵重金属。还应保证钎焊的生产率要高。

  ⑴熔点低于450℃的钎料称为软钎料如镓基、铋基、铟基、锡基、铅基、锌基等合金。

  ⑵熔点高于450℃的钎料称为硬钎料(俗称难熔钎料)如铝基、镁基、铜基、银基、锰基、金基、镍基、钯基、钦基等合金。

  钎料按其制成形状可分为丝、棒、片、箔、粉状或特殊形状钎料(例如环形钎料或膏状钎料等)。

  浸沾钎焊分为盐浴钎焊和金属浴钎焊两种。它们是将钎焊件局部或整体浸入熔融的盐液或熔态钎料中进行加热和钎焊的方法。浸沽钎焊的优点是加热速度快,生产效率高,液态介质保护焊件不氧化。特别适用于大规模连续性生产。缺点是能源消耗量大,钎焊过程中从熔盐中挥发出大量有害气体,严重污染环境。因此浸沾钎焊操作的人身安全。

  盐浴钎焊时所用的盐类,多含有氯化物、氟化物和氰化物,它秀们在钎焊加热过程中会严重地挥发出有毒气体。另外在钎料中又含有挥发性金属,如锌、锡、铅、铰等,这些金属蒸气对人体十分有害,如铰蒸气甚至有剧毒。在软钎焊时,钎剂中所含的有机溶液蒸发出来的气体对人体也十分有害。因此,金属蒸气,必须采取有效通风措施进行排除。

  另外,在浸沾钎焊过程中,特别重要的是要把浸入盐浴槽中的:焊件必须烘烤干燥,不得在焊件上留有水分,否则当浸入盐浴槽时,瞬间即可产生大量蒸气,使溶液飞溅,发生剧烈爆炸,烧伤人体,造成严重的火灾,在向盐浴槽中添加钎剂时,也必须事先把钎剂充分烘干,也要求除去晶水,否则也会引发爆炸。

  生产实践表明,感应钎焊时电流频率使用范围较宽,一般可在10-,UVkHz间选用。商售高和真空管式高频电源都可用于感应钎焊。

  一高频感应加热电源在工作过程中高频电磁场泄漏严重,对其周围环境构成严重电磁波污染,主要表现为无线电波干扰和对人员身体健康的危害两个方面,同时污染的强度又和高频电源的功率成正比,所以在进行感应钎焊时,必须对高频电磁场泄漏采取严护措施,以降低对环境和人体的污染,使其达到无害的程度高频电磁场对人体的危害主要是引起中枢神经系统的机能障碍和交感神经紧张为主的植物神经失调。主要症状是头昏、头痛、全身无力、疲劳、失眠、健忘、易激动,工作效能低,还有多汗消瘦等症状发生。但是造成上述机能的障碍,不属于器质性的改变,只要脱离工作现场一段时间,人体即可恢复正生产实践经验表明,对高频加热电源最有效的防护是对其泄漏出来的电磁场进行有效地屏蔽。通常是采用整体屏蔽,即将高频设备和馈线、感应线圈等都放置在屏蔽室内,操作人员在屏蔽室外进行操作。

  屏蔽室的墙壁一般用铝板、铜板或钢板制成,板厚一般为1. 2- 1. 5mm。操作时对需要观察的部位可装活动门或开窗口,一般用40目(孔径0. 450mm)的铜丝屏蔽活动门或窗口。

  对于功率较大的高频设备还可用复合屏蔽的方法增强防护效果。通常是在屏蔽室内将高频变压器和馈线等高频泄漏源先用金属板或双层金属网进行局部屏蔽,为了解决高场强的近区装置的发热问题,屏蔽罩需留有适当的缝隙,以切断感生电流,这当然对高频防护是不利的。

  此外,为了高频加热设备工作安全,要求安装专用地线n。而在设备周围,特别是工人操作位置要辅耐压35kV绝缘橡胶板。

  设备启动操作前,仔细检查冷却水系统,只有当水冷系统工作正常时,才允许通电预热振荡管。

  设备检修一般不允许带电操作,如实在需要带电检修,操作者必须穿绝缘鞋,带绝缘手套,必须另有专人监护。停电检修时,必须切断总电源开关,并用放电棒将各个电容器组放电后,才允许进行检修工作。

  炉中钎焊包括气体保护炉中钎焊和真空炉中钎焊两种。常用的保护气体为氢、氨和氮气。氨、氮气体不可燃,使用时比较安全。氢为易燃易爆气体,使用时要严加注意。防止氢气爆炸的主要措施有加强通风,除氢炉操作间整体通风外,设备上方要安装局部排风设施,设备启动前必须先开通风,定期检查设备和供气管道是否漏气,若发现漏气必须修复后才能使用。氢炉启动前,应先向炉内充截气以排除炉内空气,然后通HZ排NZ,绝对禁止直接通H:排除护内空气。熄炉时也要先通N:排H:,然后才可停炉。密闭氢炉必须安装防爆装置,氢炉旁边应常备氮气瓶,当HZ气突然中断供气时应立即通氮气保护炉腔和焊件。

  此外,HZ炉操作间内禁止使用明火,电源开关最好用防爆开关,氢炉接地要良好等。真空炉使用安全可靠,操作时要求炉内保特清洁,真空炉停炉不工作时也要抽真空保护,不得泄漏大气。

  全钎焊完毕时,炉内温度降到400℃以下,才可关闭扩散泵电棘,待扩散泵冷却低于70℃时才可关闭机械泵电源,保证钎焊件知炉腔内部不被氧化。

  禁止在真空炉中钎焊含有Zn,Mg,P,Cd等易蒸发元素的金属或合金,以保持炉内清洁不受污染。

  1、通常采用的有效防护措施是室内通风。它可将钎焊过程中所产生的有毒烟尘和毒性物质挥发气体排出室外,有效的保证操作者的健康和安全。

  2、通常生产车间通风换气的方式有两种,自然通风和机械通风。在工业生产厂房中,要求采用机械通风排除有害物质。机械通风又可分为全面排风和局部排风两种。

  3、当钎焊过程中产生大量有毒害物质,难于用局部排风排出室外时,可采用全面排风的办法加以补充排除,一般情况下,是在车间两侧安装较长的均匀排风管道,用风机作动力,全面排除室内的含有毒物的空气,或者在屋顶上分散安装带有风帽的轴流式风机进行全面排风。但是全面排风效率较低,不经济,实用中应尽量采用局部排风。局部排风是排风系统中经济有效的排风方法。通常在有害物的发生源处设置排风罩,将钎焊时产生的有害物加以控制和排除,不使其任意扩散,因而排风效率最高。因此,凡是在生产中产生有害物的设备或工艺过程均应尽量就地设计安装局部排风罩,并应连成系统加以排除。排风罩应根据工艺生产设备的具体情况、结构及其使用条件,并考虑所产生有害物的特性进行设计。几个相同类型的排风罩可连成一个系统,以通风机为动力进行排除。当遇到各种排风罩所排除的有害气体不同时,则要考虑各有害气体混合后不致发生爆炸或燃烧,或生成毒性更大的物质时方可合并排除,否则应分别设置排风系统。此外,对具有腐蚀性气体和剧毒气体的排除,应单独设置排风系统,排入大气之前要进行预处理,达到国家规定有害物排放标准后方可排放。

  1、当钎焊金属和钎料中含有毒性金属成分时,要严格采取防护措施,以免操作者发生中毒,这些金属包括Be、Cd、Pd、Zn等。

  2、Be在原子能、宇航和电子工业中应用价值很高,但它毒性大,钎焊时要特别重视安全防护措施。Be主要通过呼吸道和有损伤的皮肤吸入人体,从体内排出速度缓慢,短期大量吸入会引起急性中毒,吸入BeO等难溶性化合物可引起慢性中毒铍病,数年后发病,主要表现为呼吸道病变。铍和氧化铍钎焊时,最好在密闭通风设备中进行,并应有净化装置,达到规定标准才可排出室外。

  3、Cd通常是为了改善钎焊工艺性在钎料中加入的元素,加热时易挥发,可从呼吸道和消化道吸入人体,积蓄在肾、肝内,多经胆汁随粪便排出,短期吸入大量Cd烟尘或蒸气会引起急性中毒,长期低浓度接触Cd烟尘蒸气,会引起肺气肿,肾损伤、嗅觉障碍症和骨质软化症等。

  4 、Pb是软钎料中的主要成分,加热至400~500℃时即可产生大量Pb蒸气,在空气中迅速生成氧化铅,Pb及其化合物有相似的毒性,钎焊时主要是以烟尘蒸气形式经呼吸道进入人体,也可通过皮肤伤口吸收。

  5、Pb蒸气中毒通常为慢性中毒,主要表现为神经衰弱综合症,消化系统疾病、贫血、周围神经炎,肾肝等脏器损伤等。中国现行规定车间空气中最高容许浓度,铅烟为0.03mg/m3,铅尘为0.05mg/m3。

  6、Zn及其化合物ZnCl2在钎焊时,Zn和ZnCl2会挥发生成锌烟,人体吸入可引起金属烟雾热(metal fume fever),症状为战栗、发烧、全身出汗、恶心头痛、四肢虚弱等。接触ZnCl2烟雾会引起肺损伤,接触ZnCl2溶液会引起皮肤溃疡。因此,防止烟雾接触人体,必须应用个人防护设备和良好的通风环境,当皮肤触到ZnCl2溶液时要用大量清水冲洗接触部位。

  7、在使用含有氟化物的钎剂时,必须在有通风的条件下进行钎焊,或者使用个人防护装备。当用含氟化物钎剂进行浸沾钎焊时,排风系统必须保证环境浓度在规定范围内,现行国家规定最大允许浓度为1mg/m3。

  8、氟化物对人体的危害主要表现为骨骼疼痛、骨质疏松或变形,严重者会发生自发性骨折。对皮肤的损伤是发痒、疼痛和湿疹等。

  9、在钎焊前清洗金属零件时,采用清洗剂,其中包括有机溶剂、酸类和碱类等化学物品,在清洗过程中会挥发出有毒的蒸气,要求通风良好,达到国家规定要求,保证操作者的安全。

  由于焊接的热输入是可选择的,所以为激光束钎焊在电子行业的封装陶瓷玻璃外壳应用开辟了新的途径。在氧化铝基体材料上、在D263窗玻璃(硼硅酸玻璃)平块窗玻璃上和两块平块窗玻璃上用膨胀系数相当的玻璃钎料进行的钎焊试验表明,钎焊接头没有任何裂缝,气孔率低,密封性好,不漏氦气。

  电弧螺栓钎焊(ASB)已经达到适合作为制造业连接技术的阶段。例如:现已应用于连接高碳钢的钢板和螺栓,在普通焊接中,零件会变得更硬且脆,甚至对于直径为16mm的螺栓,熔深实际为零。而ASB则大大减少了氢致裂缝,由于金属间相的存在,提高了硬度,因此能够在非合金钢和合金Cr-Ni钢之间进行螺栓连接。

  最初的试验表明,甚至能将Cr-Ni螺栓与铝板钎焊到一起。使用与螺栓焊相同的设备技术也可进行电弧螺栓钎焊,特别是短时间抬起起弧的方案极其适合。在电弧螺栓钎焊中,不象螺栓焊那样电弧在被连接的零件之间产生通常的熔池。

  例如:对于0.8l%的9ISZV的铁轨材料,用箔钎料进行ASB焊接达到了很好的效果,在拉伸和折弯试验中,试件被损坏,螺栓未受影响,而且可以被折弯到90o;另一项是在建筑监管部门使用的电弧螺栓钎焊也获得了良好的结果。使用ASB技术,甚至可以将φ16mm的“黑色”螺栓钎焊到“白色”的钢板上(Cr-Ni,厚度为2.5mm)。当板材厚度达到1.5mm时,ASB接头的强度要低于螺栓的焊缝,但高于普通火焰钎焊的接头。当板厚1.5mm时,在同样的材料之间,ASB接头的强度与螺栓焊的接头相同。对这两种焊接进行比较,电弧螺栓钎焊所需的热量输入大大降低,大大减少了熔深,并且强度高,甚至对于对硬度增加敏感的钢材也是如此。

  随着镁作为制造材料的增加,钎焊技术也得到相应的发展,AZ91A和AZ31是作为基体材料的。根据漫流实验的测试结果,Mg-Zn合金可以用来作为钎焊钎料,不同的纯金属箔用来作为点钎焊试验的消耗材料。研究表明,用Mg-Zn钎焊焊料可以连接钎焊AZ91A材料。对于点钎焊来说,铝箔是最适合的消耗材料。

  为了进行氧化铝和金属的钎焊,还开发了钯基高温钎焊合金。它除了高熔化温度(1555℃)和抗氧化特性外,钯可以与许多元素形成晶体,这就有可能根据需要开发钎料,铬、钒、钛和钇可作为合金元素加入。在钎焊氧化铝(Al300含有97.6%的Al2O3,并把CaO和SiO2作为冶金粉末加入;Al997含有99.7%的Al2O3)的过程中,对钯钎焊合金的浸润特性和钎接特性进行了实验研究。为此,不仅使用Pd-6Cr、Pd-10Cr和Pd-6V钎焊合金制作金属箔,而且也使用纯的钯、钛、钇、钒和铬元素钎焊合金制作金属箔。

  由于氧化的问题,不可能清楚地认识合金金属箔的浸润特性。似乎Al 997可以浸润,而 AI 300不能。与此形成鲜明对照的是,在现场用 Al 300制作的合金却表现出良好的浸润特性,所有的钎焊合金在室温下都能获得较高的连接强度。用Pd-6Cr焊制的接头其强度可以耐1000℃的高温。

  4、用加热的烙铁沾上焊锡,在焊接部位稍停片刻,使焊件发热,然后慢慢移动,使焊锡均匀地流入焊缝,形成光洁平滑的焊道。

  5、 焊缝较长时,可将焊接件固定好,压牢并涂好焊药,先用点焊的方法,然后再焊好全部焊缝。

  2、使用烙铁时,应首先注意电源电压与烙铁电压是否一致。不一致时,不准使用。通电后,不能随便离开,用完后应断开电源。


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