不銹鋼釬焊工藝方法種類與流程

來源：至德鋼業　日期：2021-10-12 09:44:33　人氣：1217

釬焊方法通常是根據釬焊的熱源種類或加熱方法來命名的。工業上常用的釬焊方法有：爐中釬焊、火焰釬焊、電阻釬焊、感應釬焊、浸沾釬焊、烙鐵釬焊等。生產應用時，應根據釬料、釬縫形式及對接頭質量要求的高低、工件材料及尺寸、生產批量、原有設備等條件，綜合考慮選擇釬焊方法。

1. 爐中釬焊

不銹鋼的爐中釬焊一般是在某種保護氣氛下或真空中進行，保護氣氛有氫氣、分解氨和氬氣。

干燥的氫氣或分解氨常用作爐中釬焊不銹鋼時的還原性保護氣氛，包括可還原不銹鋼表面氧化膜，并保護不銹鋼表面在釬焊時不再氧化，一般要求氫氣或分解氨的露點低于－40℃,但也要考慮保護氣氛的露點要與釬焊溫度及母材的成分相適應。釬焊溫度過低、不銹鋼表面氧化膜越穩定，要求氫氣露點就越低。使用分解氨作保護氣氛，必須保證NH3完全分解，避免殘余NH3使不銹鋼表面氧化。

使用氫氣或分解氨作保護氣氛的好處是：可實現釬焊的連續工作，便于大批量生產；釬焊過程中不需要使用釬劑，而且焊后工件光亮，無需任何焊后工件表面清理工作；可配合選用的釬料品種多；在批量生產條件下焊接成本低。但是使用氫氣或分解氨作保護氣氛時要特別注意安全。當空氣中混有4%~74%的氫氣或12.5%~27%氨氣時，會因燃燒而引起爆炸。

作為惰性氣體，氬氣可用作爐中釬焊不銹鋼時的保護氣氛，與氫氣和分解氨不同，氬氣不具有還原性，只有利用其惰性保護不銹鋼表面在釬焊過程中不被氧化，所以不銹鋼進爐釬焊前必須徹底清除表面的氧化膜，并且一般氬氣的露點低于-40℃。

所以選用氬氣作保護氣氛一般是因為以下某種或多種原因：①. 采用了含高蒸氣壓元素的釬料，如錳基釬料或含Mn較多的釬料；②. 單件或小批量釬焊時，設備成本低；③. 不銹鋼與異種材料釬焊時為了避免某些元素與爐內氣氛的反應，如在含氫氣氛中釬焊不銹鋼與鈦時，鈦合金吸氫并與氫反應；④. 生產過程安全。

國內廣泛使用氬氣保護釬焊。由于氬氣無還原作用，故要求用高純度的氬氣。采用氬氣保護高頻釬焊，可取得很良好的質量。氬氣保護釬焊時，為了保證去除不銹鋼表面的氧化膜，可以采用氣體釬劑，常用的有加BF3釬劑的氬氣保護釬焊。采用含鋰或（和）硼等自釬劑元素的釬料時，即使不銹鋼表面有少量的氧化，也能保證釬料的鋪展性，從而提高釬焊質量。

使用氬氣作保護氣氛時，常見的做法是將真空爐抽至高真空后（10-2~10-3Pa)充入少量氬氣，關閉爐體閥門后升溫，或者在特制的密封容器內通人流動的氬氣，將空氣驅趕凈后容器放入爐內加熱，但在升溫過程中要隨時注意容器內的壓力。當容器內壓力超過大氣壓較多時，應隨時放出一些氣體，以保證容器完好和生產安全。

在真空爐中釬焊不銹鋼是一種常用并且理想的方法。對真空度的要求取決于被焊的材料、所用的釬料、釬焊接合面的面積、釬焊過程中基體金屬釋放出氣體的量以及設備的滲漏速度。在受控氣氛爐中應用的一切氣體必須是高純度的。在特殊情況下，也可以使用干燥保護氣體的分壓。釬焊不銹鋼時一般要求真空度達到10-2~10-3Pa,并且要求真空爐的氣體泄漏要小。使用真空爐釬焊不銹鋼的好處是：可避免不銹鋼的氧化；可避免釬焊爐內氣氛對母材的不良影響；真空爐升、降溫速度慢，工件變形或變形量很小；無需氣體凈化裝置；無安全隱患；帶有充氣及快冷風扇裝置的真空爐同樣具有較高的生產率，并可以實現釬焊與釬焊后工件熱處理的結合。

為了使釬料容易潤濕，可以在不銹鋼表面鍍銅和鍍鎳，這時，對保護氣體的純度要求可降低。

在氫氣或分解氨氣氛爐中釬焊不銹鋼可使用紫銅、銅基、銀基、錳基、鎳基和金基釬料。在氬氣氛爐中釬焊不銹鋼可使用銅基、銀基、錳基和金基釬料。在真空爐中釬焊不銹鋼可采用紫銅、不含易蒸發元素（Zn、Cd)或僅含少量高蒸氣壓元素（Mn)的銅基和銀基釬料、鎳基釬料和金基釬料。

爐中釬焊時影響釬焊接頭的性能，特別是力學性能的主要工藝參數包括釬焊溫度、保溫時間。釬焊溫度一般選擇在釬料液相線溫度以上50~100℃,保溫時間在5~10min.當工件較大時，可在升溫過程中釬料固相線以下某溫度保溫一段時間，確保工件溫度均勻。

使用鎳基釬料時，除了釬焊溫度和保溫時間外，釬縫間隙也是接頭強度和塑性的決定因素之一。為降低釬料的熔點，鎳基釬料中含有較多的硼、硅、磷，它們在釬料組織中以脆性的硼化物、硅化物、磷化物形式存在。釬焊時在一定的釬焊溫度和保溫時間下，當釬縫間隙小于某一數值、硼、硅、磷向母材充分擴散，凝固后釬縫組織候基固溶體，釬縫強度高、韌性好，此數值稱作該釬料溫度保溫時間下的最大釬焊間隙。當釬縫間隙超過最大間隙，釬縫中硼、硅、磷向母材擴散不充分，釬縫中會存在脆性化合物，釬縫的強度和塑性都會下降。而且在一定范圍內，釬縫越寬，釬縫中脆性相越多，接頭強度和塑性越低。

在釬焊實際部件時，部件的加工精度或裝配精度有時很難保證纖縫間隙很小，適當地提高釬焊溫度或延長保溫時間，可增大最大釬焊間隙。當在高溫下長時間保溫造成母材晶粒過分長大或釬料對母材溶蝕過度時，也可在焊后接頭冷卻到某一較低溫度保溫，通過擴散消除釬縫中脆性相而增大最大釬焊間隙。但由于磷原子較大，向母材擴散困難，這些措施對Ni-Cr-P和Ni-P這類釬料作用不大。

爐中釬焊時，為控制釬料不流到接頭以外的其他部位或造成工件與卡具粘連，可在防止釬料潤濕處涂止焊劑。釬焊不銹鋼時可以使用TiO2、Y203或云母粉與乙醇混合后作止焊劑。

2. 火焰釬焊

火焰釬焊就是利用某種火焰將接頭加熱到釬焊溫度，釬料可預先效置在接頭處，也可以在接頭加熱后添加。小批量的釬焊一般采用手工焊炬，大批量釬焊可采用自動釬焊裝置。火焰釬焊不銹鋼時可采用的燃氣有乙炔、天然氣和丙烷，助燃氣有氧氣和壓縮空氣。手工火焰釬焊時常使用乙炔和氧氣的混合氣體。

火焰釬焊時要采用外加熱接頭，而且釬焊不銹鋼時要采用還原焰，火焰要均勻地加熱接頭，當接頭由重量相差較大的零件組成時，應先加熱較重的零件；當接頭為異種材料接頭時，應先加熱熱導率小的材料。

加熱前釬焊接頭處需施加釬劑，加熱過程中熔化的釬劑可保護不銹鋼表面不被氧化。釬劑的選擇要依據釬焊溫度來定，當釬焊溫度在600~850℃時，FB102的效果最好。釬劑一般為膏狀或粉狀，粉狀釬劑可用水或乙醇調成糊狀后使用。火焰釬焊不銹鋼時應盡可能地選用熔點較低的銀釬料，如BAg45CuCd、BAg35CuZnCd,BAg45CuCd、BAg50CuZnCdNi和BAg45CuZn.同時要注意勿使不銹鋼過熱，否則其表面氧化變黑，造成釬料無法潤濕母材。使用鎘釬料時要注意工作場合的通風，以免危害操作者的健康。

3. 感應釬焊

感應釬焊就是利用變頻電流在釬焊接頭處產生的感應渦流的電阻熱對工件進行加熱，感應電流大小除與工件本身的形狀和材質有關外，與變頻電流的頻率、感應圈的形狀和匝數有關。變頻電流的頻率越高，感應圈匝數越多，感應圈與工件距離越小，加熱速度越快。感應釬焊一般采用高頻電流，頻率在150~700Hz.感應圈有單匝和多匝，形狀各異，與被釬焊的工件相適應。感應釬焊多在大氣中進行，有時用氬氣局部保護，個別情況下也在氬氣或真空中進行，在大氣下或使用氬氣局部保護接頭感應釬焊時需使用釬劑。感應釬焊不銹鋼時選用釬料和釬劑的原則與火焰釬焊基本相同。

4. 電阻釬焊

它是將焊件直接通以電流或將焊件放在通電的加熱板上利用電阻熱進行釬焊的方法。釬焊時對釬焊處應施加一定的壓力。可在普通電阻焊機上進行，最好采用根據電阻釬焊規范設計制造的專用電阻釬焊機。

電阻釬焊的優點是加熱快、生產率高，操作簡單，勞動條件好，過程容易實現自動化，接頭小于65~380m㎡2 時經濟效果最好，加熱十分集中，對周圍的熱影響小，特別適于釬焊某些不允許整體加熱的工件。但釬焊接頭尺寸不能太大，形狀也不能很復雜，這是電阻釬焊應用的局限性。電阻釬焊最宜焊銅，使用銅磷釬料可不用針劑；也適于焊銅合金、銀合金、鋼、硬質合金。使用的釬料有銅鋅、銅磷、銀基。常用于釬焊刀具、電器觸頭、電機定子線圈、儀表元件、導線端頭等。

5. 浸沾釬焊

它是將焊件浸沉在加熱浴槽（鹽浴或金屬浴）中所進行的針焊。由于浴槽中的液體介質熱容量大、導熱好，因而具有加熱迅速、溫度均勻、焊件變形小等優點。但是浸沾釬焊耗電多，熔鹽蒸氣污染嚴重，勞動條件差。浸沾釬焊適宜于大量連續生產，單件或非連續生產時不經濟。

浸沾釬焊分為鹽浴釬焊和金屬浴釬焊。

①. 鹽浴釬焊

鹽浴釬焊所用的鹽類不同，方法也不同。

a. 鹽浴是由NaCl、BaCl2及CaCl2等按一定比例配合而成的，不同配方的鹽浴有不同的熔點，一般可在500~1000℃范圍內。釬焊時鹽浴僅作為導熱介質，工件需要預置釬料及釬劑，適合于用銅基、銀基釬料釬焊碳鋼、合金鋼、高溫合金、銅及銅合金等。

b. 在熔融的釬劑或含釬劑的熔鹽中釬焊，工件只需預置釬料，如鋁及鋁合金的浸沾釬焊。

c. 所用熔鹽不僅起釬劑作用，而且能在釬焊的同時向工件滲碳、滲氮。

②. 金屬浴釬焊

金屬浴釬焊是將焊件浸沉在蓋有釬劑的釬料浴槽中加熱所進行的浸沾釬焊。它主要用于軟釬料焊接鋼、銅及銅合金，特別適合于焊釬縫多而密集的產品，諸如蜂窩狀熱交換器、電機電樞、汽車水箱等。在電子工業發展為機械化的波峰釬焊方法，用于釬焊印刷電路板。

6. 烙鐵釬焊

烙鐵釬焊是利用烙鐵頭積聚的熱量來熔化釬料，并加熱釬焊處的母材而進行釬焊的方法。它只適用于釬焊溫度低于300℃的軟釬料（如錫鉛或鉛基釬料）釬焊薄件和小件，故多應用于電子、儀表等工業部門。釬焊時一般采用松香或氯化鋅溶液作為釬劑。在電子工業中多以松香芯焊錫絲的形式使用。