无铅焊膏运用材料的研讨与钎焊过程

无铅焊膏运用材料粘度测试、巧塌性测试、沉降测试等多种分析测试手段，系统研巧合金焊粉含量、类型、尺寸分布等固相颗粒特性以及助剂流变特性对焊膏粘度等流变特性的影响，并对其相互作用关系和影响机理进行了一些探讨。对焊膏进行喷印测试，初步确定了可用于喷印的合金焊粉，探索了贴变剂对焊膏喷印性能的影响规律，为性能及喷印焊膏提供实验依据和理论基础。

合金挥粉含量越高，焊膏粘度越大，粘度的可回复性变差。在不同焊粉含量范围内，随着焊粉含量增大焊膏粘度增大的程度不同，这是焊膏体系流体动力学作用力和颗粒间接触力主导作用转变造成的。采用本文的Ｆ１助剂配方，焊粉含量为８７以ｔ％（４２ｖｏｌ％左右）时焊膏流变特性发生转折，焊膏体系内部粘性力主导过渡到摩擦力主导。焊膏喷射实验表明，合金焊粉含量越低，挥膏粘度越小，越易实现喷射，当合金焊粉含量提升导致膏体内颗粒间接触力为主导时，喷射腔体内的高剪切作用易带来流动拥堵，挥膏无法实现喷射。

对于焊粉颗粒尺寸分布较窄的体系，挥粉尺寸越小，挥膏的粘度越大。随着焊粉含量的降低，尺寸效应减弱，焊膏粘度随其含量增加而增乂的趋势减弱。对于焊粉颗粒尺寸分布较宽的体系，火小颗粒的配合可以大幅降低焊膏粘度，但对膏触变性能影响不大。采用直径为０.１５ｍｍ的喷嘴，焊粉颗粒直径在２５ｕｍ以下的焊膏可实现喷射，颗粒尺寸减小有力于焊膏喷印。对于焊粉颗粒尺寸分布较宽的体系，焊膏概射问题严重。

助剂体系对焊膏流变性能和喷印性能影响很大。助剂粘度越高，焊膏粘度越大，助剂触变性能越好，焊膏触变性能也越好。触变系数愈高的焊膏中，助剂能将焊粉颗粒牢牢包裹，确定了焊粉的分散性，阻碍焊粉的沉降，确定焊膏的稳定性。通过将不同助剂配方的焊膏进行对比，发现触变性影响喷印焊膏喷射成型的形态，触变性低的焊膏易出现＂拉尖现象＂。尝试采用立二撑双硕脂酸酷胺和氮化萬麻油改进焊膏的触变性，发现添加５％氨化蔑麻油的能明思提升焊膏触变性，实现了島粘度（１６０Ｐａ．ｓ）的焊膏喷印，并确定了喷印后焊膏的抗巧塌性，但加入乙二撑双硬脂酸蘭胺却降低焊膏粘度和触变性。

钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改进焊件的焊接质量。焊接是一个局部的加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要焊接应力，矫正焊接变形。

焊接材料在钎焊过程中如何正确应用？

一、焊前清洁：佳的毛细管作用发生在清洁的钎焊工件上。对表面有油污的工件，应该用溶剂或溶剂蒸汽清洗；而任意被氧化的表面则需要作喷砂清理。

二、助熔：一旦工件被清洁后，则接着需要在加热循环过程中防止其表面被氧化。无防护的工件表面将很快被气体火焰所氧化而阻止的毛细管作用。正确的助熔（或保护气氛）在加热过程中能防止工件及填充金属被氧化。钎剂系列产品，包括ULTRA钎剂及黑钎剂都能提供理想的防护作用。当使用SILVALOY铜磷钎料产品进行焊接铜与铜的时候，通常不再需要额外的钎剂，因为在合金中磷可以充当脱氧剂。

三、设计：一个好的设计是接头的开始。为接头有高的强度，常选用4倍于较薄母材厚度的搭接长度。对于搭接接头，这是容易做到的；但当不适合选用这一方案时，嵌接接头将是下一个不错的选择。在接头设计上二个主要考虑的问题是接头的间隙，比如：结合面之间的距离。因为钎焊工件通过毛细管作用，接头间隙决定了毛细作用效果。对于铜磷合金及银基合金家族的大部分钎料来说，0.001-0.005英寸是很理想的接头间隙。当钎焊不同材质的金属，确定接头间隙时相应要考虑各金属在钎焊温度下的热膨胀速度。

四、加热：现在有许多的钎焊加热方法，不过较常见的是炉炬加热。把整个装置均匀加热到钎焊温度。一旦工件到达钎焊温度（表面通常显示为暗红发光），则开始应用钎料合金进行钎焊。毛细管作用将提振钎料合金填充工件完成接头连接。

五、焊后清洁：焊后使金属自然冷却凝固。因为钎剂具有腐蚀性，任意残留物将有可能后期影响，弱化接头性。可使用热水浸泡并洗刷掉钎剂残留物。当钎剂已经开始浸蚀并有可能留下的残留物时，这种情况下需要进行酸洗才能去除残渣。

六、装配与夹固：在钎焊过程中维持工件的排列（处于适当的位置）对毛细管作用是及其重要的。通常可以依靠工件自身的重力达到，也可以借助其他一些辅助的重量完成。当工件需要夹固时，夹具应该尽可能地设计为小体积且材料为弱导热性的，以减少加热过程中钎焊接头的热损耗。

七、选择填充合金：当选择钎料合金时需要考虑几个因素。起先是被连接金属的兼容性，接头间隙，钎焊温度，加热方法，工作温度及环境因素也需要引起重视。