堆焊的用途与行绿色钎焊材料

作为焊接中的一个分支，堆焊技术的应用范围尤其普遍，堆焊技术的应用几乎遍及所有的制造业，如矿山机械、输送机械、治金机械、动力机械、农业机械、汽车、石油设备、化工设备、建筑以及工具模具及金属结构件的制造与维修中。通过堆焊可以修理外形不合格的金属零部件及产品，或制造双金属零部件。采用堆焊可以延长零部件的使用寿命，降低成本，改进产品设计，尤其对合理使用材料（特别是贵重金属）具有重要意义。

按用途和工件的工况条件，堆焊技术的应用主要表现在以下几个方面：

一、防止腐蚀、蚀堆焊

磨损和腐蚀是造成金属材料失效的主要因素，为了提升金属工件表面的性和不易腐蚀，以达到工作条件的要求，延长工件使用寿命，可以在工件表面堆焊一层或几层或耐蚀层。工件的基体与表面堆焊层选用具有不同性能的材料，能制造出双金属工件。由于只是工件表面层具有合乎要求的，耐蚀等方面的特别性能，所以充足发挥了材料的作用与工作潜力，而且节约了大量的贵重金属。

二、制造新零件

通过在金属基体上堆焊一种合金可以制成具有综合性能的双金属机器零件。这种零件的基体和堆焊合金层具有不同的性能，能够达到两者不同的性能要求。这样能充足发挥材质的工作潜力。

三、恢复工件尺寸堆焊

由于磨损或加工失误造成工件尺寸不足，是厂矿企业经常遇到的问题。用堆焊方法修理上述工件是一种常用的工艺方法，修理后的工件不仅能正常使用，很多情况下还能超过原工件的使用寿命，因为将新工艺、新材料用于堆焊修理，可以大幅度提升原有零部件的性能。如冷轧辊、热轧辊及异型轧辊的表面堆焊修理，农用机械（拖拉机、农用车、插秧机、收割机等）磨损件的堆焊修理等。据统计，用于修理旧工件的堆焊合金量占堆焊合金总量的72.2％。

例如，水轮机的叶片，基体材料为碳素钢，在可能发生气蚀部分（多在叶片背面下半段）堆焊一层不锈钢，使之成为耐气蚀的双金属叶片；在金属磨具的制造中，基体要求强韧，选用价格相对便宜的碳钢、低合金钢制造，而刃模要求、，采用合金堆焊在模具刃模部位，可以节约大量贵重合金的消耗，大幅度延长模具的使用寿命。

钎焊行业在一些程度上对环境产生污染。随着环境问题成为关注的热点，产业正在改变守旧的模式，推行绿色钎焊材料，主要种类有：

一、复合钎料

目前，对于大多数的钎焊工艺，钎料和钎剂是分别使用的，大量钎剂在发挥作用之前已挥发，污染环境，危害操作人员的健康，造成钎剂的浪费，而且残留钎剂易成为钎焊接头发生化学腐蚀破坏的根源之一。

二、无镉钎料

钎料使用者常常优先选用银基含镉钎料，因为在相同银含量的条件下，镉可以显著降低钎料液相线，缩小熔化温度区间，提升钎料流铺性能。然而，钎料中的重金属镉是致癌元素，对人体直接造成严重危害。

鉴于镉元素的危害，各国进行了大量的研讨以绿色无镉银钎料。我国的常见无镉钎料为BAg30CuZnSn。研讨的无镉钎料是Ag30CuZnSnInP，其流动性好，钎焊速率不错，适宜家电流水线作业；另外还有强韧无镉钎料Ag50CuZnNiCoB。

三、无铅钎料

锡铅钎料以相对低廉的提供了优异的力学、导热、导电等性能，在电子行业中了普遍应用。铅也是一种危害性很大的重金属。针对铅元素的危害，经过历时20的大量研讨，目前环球已经出了超过600种成分的无铅钎料。

其中有可能替代守旧的Sn－Pb合金的钎料为以Sn为主，添加少量能产生低温共晶的Ag、Cu、Zn、Bi、In等金属元素的合金。无铅钎料的成分主要集中在Sn－Ag、Sn－Ag－Cu、Sn－Cu、Sn－Zn和Sn－Sb系合金。

堆焊焊条的特点

堆焊是采用焊接方法将具有一些性能的材料熔敷在工件表面的一种工艺过程。堆焊的目的与一般焊接方法不同，不是为了连接工件，而是对工件表面进行改性，以获得具有性、耐热性、耐蚀性等特别性能的熔敷层，或恢复工件因磨损或加工失误造成的尺寸不足。这两方面的应用在表面工程学中称为修理与。

堆焊后的零部件表面

堆焊方法较其他表面处理方法具有的优点是：

一、节省成本，经济性好。当工件的基体采用普通材料制造，表面用高合金堆焊时，不仅降低了制造成本，而且节约了大量贵重金属。在工件维修过程中合理选用堆焊合金，对受损工件的表面加以堆焊修补，可以延长工件使用寿命，延长维修周期，降低生产成本。

二、由于堆焊技术就是通过焊接的方法增加或恢复零部件尺寸，或使零部件表面获得具有特别性能的合金层，所以对于能够熟练掌握焊接技术的人员而言其难度不大，可操作性强。

三、堆焊层与基体金属的结合是冶金结合，结合强度不错，抗冲击性能好。

四、堆焊层金属的成分和性能调整方便，一般常用的焊条电弧焊堆焊焊条或芯焊条调节配方很方便，可以设计出各种合金体系，以适应不同的工况要求。

五、堆焊层厚度大，一般堆焊层厚度可在2~30mm内调节，愈活合于严重磨损的工况。