概述

焊接的方法基本有熔焊、压焊、钎焊三大类，而钎焊在电热管焊接方面有着非常广泛的应用，因此本章主要针对钎焊进行详细比较全面的介绍。

钎焊简介

钎焊：利用熔点比母材低的填充金属材料，经过加热熔化后，使钎剂去除母材表面膜后，熔融液态钎料在母材的间隙中或表面上润湿、毛细流动、填充、铺展、与母材相互作用（溶解、扩散或产生金属间化合物），冷却后凝固形成牢固的接头，从而将母材实现连接在一起的过程焊接方法。

钎焊变形小，耐腐蚀，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的工件。 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。 

钎焊实际上是一个相当复杂交错的过程：破膜→溶解→渗透→润湿→铺展→凝固

较之熔焊，钎焊时母材不熔化，仅钎料熔化；

较之压焊，钎焊时不对焊件施加压力。

钎焊应用特点

1 钎焊的优缺点

⑴ 钎焊加热温度较低，接头光滑平整，组织和机械性能变化小，变形小，工件尺寸精确。

⑵ 可焊异种金属，也可焊异种材料，且对工件厚度差无严格限制。

⑶ 有些钎焊方法可同时焊多焊件、多接头，生产率很高。

⑷ 钎焊设备简单，生产投资费用少。

⑸ 接头强度低，耐热性差，且焊前清整要求严格，钎料价格较贵。

2 钎焊的应用

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。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、无线电等方面都得到了广泛的应用。

3 钎焊的特点

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。较钎料（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。

钎焊过程相关

一、固体金属表面结构

二、去氧化膜（皮）

在钎剂的作用下，氧化膜（皮）的去除机制有溶解、剥落、松动或被流动的钎料推开等过程，对于不同的母材，上述机制会有所侧重，有的两种并重，有的甚至四种作用都有。根据工艺的不同，这个过程几秒至几十秒内便完成。

三、润湿与铺展

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。如果熔融钎料在母材上有很好的流动性，也叫润湿性好，钎焊的排渣能力就强，钎焊效果就好。熔融钎料与母材之间如有一定的反应性，通常就能够很好的润湿，反之则较难润湿。所谓的反应性，包括熔融钎料和母材间的互溶或金属间化合物的生成。然而影响润湿最主要的因素是互溶度，影响钎料润湿母材的主要因素有：

1、钎料和母材的成份

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。

2、钎焊温度

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。

3、母材表面氧化物

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。

4、母材表面粗糙度

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。

5、钎剂

a.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；

b.在高温下保护母材、钎料的二次受氧化；

c.降低钎料熔化时的表面张力，促进熔融钎料的润湿；

d.增强熔融钎料的填缝性能；

e.具有一定的除油能力。

四、毛细流动

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 

五、相互作用

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：

1、母材向钎料的溶解

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。

2、钎料组份向母材扩散

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。

钎焊材料

钎焊所用的填充金属材料称为钎料。

目前市场主要是以铝基钎料、银基钎料、铜基钎料、锰基钎料、镍基钎料、锡铅合金钎料为主。

1 钎焊材料的基本要求

① 低于工件金属的熔点；

② 有足够的浸润性（钎料流入间隙的性能）；

③ 有与工件金属适当的溶解和扩散能力；

④ 焊接接头应具有一定的机械性能和物理、化学性能。

2 钎焊材料的选用

① 钎料应具有合适的熔化温度范围，至少应比母材的熔化温度低几十度。

② 在钎焊温度下，应具有良好的润湿性，以保证充分填满钎缝间隙。

③ 钎料与母材应有扩散作用，以使其形成牢固的结合。

④ 钎料应具有稳定和均匀的成分，尽量减少钎焊过程中合金元素的损失。

⑤ 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。

⑥ 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。

⑦ 钎料应具有加工变形能力，以便于制成各种形状。

3 钎焊材料的分类

（1） 按照钎料的熔化温度范围分

① 熔点低于450℃的钎料称为软钎料如锡基、铅基、锌基、镓基、铋基、铟基等合金。

铅基：T<150℃，一般用于钎焊铜及铜合金，耐热性好，但耐蚀性较差。

镉基：是软钎料中耐热性最好的一种，T=250℃。

锡铅钎料：应用最广、具有良好的工艺性和导电性，T<100℃。

② 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。

银基钎料：应用最广的一类硬钎料，具有良好的力学性能、导电传热性、耐蚀性。广泛用于钎焊低碳钢、结构钢、不锈钢、铜以及铜合金等。

铝基钎料：主要用于钎焊铝及铝合金。

镍基钎料：主要用于航空航天部门等。

（2） 按照钎料的主要合金元素分

钎料按其主要合金元素可分为锡基、铅基、铝基、镍基等钎料。

（3） 按照钎料的制成形状分

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）。

4 钎焊材料的作用

① 熔融流动的钎料可以推开破裂的氧化膜，对氧化膜的去除有推动作用。

② 熔融后渗入母材表面毛细管，冷却后将工件焊合 ，部分钎料与母材互熔成合金，形成的合金也将直接影响焊接强度。

钎焊的分类

1 根据焊接温度熔点

根据焊接温度、钎料熔点的不同，钎焊可以分为两大类。

焊接加热温度低于450℃称为软钎焊，高于450℃称为硬钎焊。

1.1 软钎焊 

软钎焊：指使用软钎料进行的钎焊。

软钎焊的钎料熔点低于450℃，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。

1.2 硬钎焊

硬钎焊：指使用硬钎料进行的钎焊

硬钎焊的钎料熔点高于450℃，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。

钎焊工艺方法

钎焊过程的主要工艺参数是钎焊温度和保温时间。钎焊温度通常选为高于钎料液相线温度25～60℃，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：

烙铁钎焊：用于细小简单或很薄零件的软钎焊。

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，常用于不锈钢电热管的法兰焊接及铝管的复合底焊接。

炉中钎焊又可分为箱式钎焊炉，井式钎焊炉，间歇式钎焊炉，连续式网带钎焊炉。电热管大批量生产时基本是采用连续式网带炉。

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。

钎焊后的清洗

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。

含松香的活性钎剂残渣可用异丙醇、酒精、三氯乙烯等有机溶剂除去。

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残渣可用水煮或在10%柠檬酸热水中清除。

铝用软钎剂残渣可用有机溶剂（例如甲醇）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10分钟，用毛刷仔细清洗钎缝上的残渣，冷水冲洗，硝酸（HN0₃）15%水溶液中浸泡约30分钟，再用冷水冲洗。

② >60～80℃流动热水冲洗10分钟放在65～75℃的镀铬水化物（Cr0₃2%H₃R0₄5%）水溶液中浸泡5分钟，再用冷水冲洗，热水煮，或冷水浸泡8小时。

钎焊质量检验

钎焊接头的缺陷钎接及其成因如下：

1、填隙不良，部分间隙未被填满

产生原因：

① 接头设计不合理，装配间隙过大或过小，装配时零件歪斜；

② 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

③ 钎料选用不当，如钎料的润湿作用差，钎料量不足；

④ 钎料安置不当；

⑤ 钎焊前准备工作不佳，如清洗不净等；

⑥ 钎焊温度过低或分布不均匀。

2、钎缝气孔

产生原因：

① 接头间隙选择不当；

② 钎焊前零件清理不净；

③ 钎剂去膜作用或保护气体去氧化物作用弱；

④ 钎料在钎焊时析出气体或钎料过热。

3、钎缝夹渣

产生原因：

① 钎剂使用量过多或过少；

② 接头间隙选择不当；

③ 钎料从接头两面填缝；

④ 钎料与钎剂的熔化温度不匹配；

⑤ 钎剂比重过大；

⑥ 加热不均匀。

4、钎缝开裂

产生原因：

① 由于异种母材的热膨胀系数不同，冷却过程中形成的内应力过大；

② 同种材料钎焊加热不均匀，造成冷却过程中收缩不一致；

③ 钎料凝固时，零件相互错动；

④ 钎料结晶温度间隔过大；

⑤ 钎缝脆性过大。

5、钎料流失

产生原因：

① 钎焊温度过高或保温时间过长；

② 钎料安置不当以致未起毛细作用；

③ 局部间隙过大。

6.母材被溶蚀

产生原因：

① 钎焊温度过高，保温时间过长；

② 母材与钎料之间的作用太剧烈；

③ 钎料量过大。

钎焊检验方法

钎焊接头缺陷的检验方法可分为无损检验和破坏性检验。

a.外观检查

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。

b.表面缺陷检验

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。

c.内部缺陷检验

主要采用射线检验、超声波检验和致密性检验。

射线检验（按源的种类分为X射线和y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。

常用钎焊

一、碳素钢及低合金钢的钎焊

碳素钢表面的氧化物为FeO，Fe₂0₃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。

（一）钎料

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。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。

（二）钎剂

软钎焊时，钎剂采用氯化锌水溶液或氯化锌、松香水溶液。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。

二、不锈钢的钎焊

由于不锈钢含有铬、锌等合金元素，所以它的表面氧化物种类也很多，其中铬及锌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。

（一）钎料

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。

（二）钎剂

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、氯化锌磷酸溶液或磷酸。

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QJZOO0。

安全防护

一、炉中钎焊操作安全与防护

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气和氮气。氨、氮气体不燃烧，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，应先向炉内充氮气以排除炉内空气，然后通氢气排氮气，绝对禁止直接通氢气，排除炉内空气。熄炉时也要先通氮气：排氢气：，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，当氢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，才可关闭扩散泵电源，待扩散泵冷却低于70℃时才可关闭机械泵电源，保证钎焊件在炉腔内部不被氧化。

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。

通风和毒物的防护

一、钎焊操作中的通风

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。

二、钎焊操作中的对毒物的防护

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允许浓度，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。

三、感应钎焊操作安全与防护

感应钎焊是将钎焊件靠感应电流加热焊件。

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10kHz间选用。商售和真空管式高频电源都可用于感应钎焊。

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格保护措施，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，人体即可恢复正常，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，以切断感应电流，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，接地电阻要小于4欧姆。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。

四、浸沾钎焊操作安全与防护

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、镉等，这些金属蒸气对人体有害，如镉蒸气甚至有剧毒。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，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：焊件必须烘烤十分干燥，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，造成严重的火灾和烧伤人体，在向盐浴槽中添加钎剂时，也必须事先把钎剂充分烘干，不仅要求除水份，否则也会引发爆炸。

电热管钎焊主要设备介绍

目前市场上应用于电热管的钎焊设备，主要是保护气氛网带式高温钎焊炉和旋转式六工位高频钎焊机及固定式三工位高频钎焊机相对较多。下面主要是以保护气氛网带式高温钎焊炉和旋转式六工位高频钎焊机为主进行详细描述。

1 网带式高温钎焊炉介绍《以南京光亮炉业有限公司(W320型)为例》

 

 

网带式高温钎焊炉(W320) (氨分解)

 

一、保护气氛网带式高温钎焊炉的设计

1、制造保护气氛网带式高温钎焊炉，用于形状不一规格大小不同（以双方确认为主）的电热配件在保护气氛下（AX气体）进行炉内钎焊，钎焊后的零件焊接强度高，焊缝均匀光滑；表面无氧化和零件质量一致性好。该炉的炉型为桥式结构，外形美观，性能优良安全可靠。 

注意：零件必须满足外表面脱脂除油.清洁干燥及少氧化的工艺要求： 

2、生产量；钎焊工艺可调速度范围 100-600mm/min。

3、主要技术参数：

 

二、钎焊炉的组成：

主要由：加热炉体，耐热钢马弗，水冷套，传动装置，电控柜及AX发生器与净化装置，配气装置，炉口调节装置，系统安全装置等部分组成。

三、各部分结构介绍：

1、炉衬：

高温钎焊炉炉衬选用英国摩根复合形炉衬制作技术，炉上部为全纤维式吊顶，用耐热钢点焊固定；炉侧保温材料选用40mm高铝型针刺纤维毯叠加成型，其耐火度达到1450℃；炉衬结构重量轻，耐高温性能好，可持续使用多年不需维护；炉底部选用高铝砖作为马弗支撑，周围使用全纤维炉衬，热熔量少，温升快，保温性能优良，炉表温度明显低于国标电阻炉炉壳表面的温度。

2、马弗：

本高温钎焊炉马弗选用进口瑞典材料310S，厚度8mm的优质耐热钢板，（并附材质化验单），经压模成形焊接而成。在焊接完成后对其经行0.2Mpa水压下试漏；为了保证马弗在高温情况少变形，马弗两侧及顶板采用400吨压力机压制数道波纹筋，在热态运行中具有明显的减少高温变形，马弗罐安装维修方便，更换时不会影响或损坏炉衬和电阻丝等构件。

3、网带：

网带采用加固型耐热钢丝（材料310S）交差编织而成，网格尺寸均匀，搭钩牢固，在高温情况下运行不脱钩，不脆裂，严格保证质量，并为需方提供相关质保书及材料化验报告；网带传动由变频调速器控制，速度在100～600mm/min范围内调节，并配数字式调频调速器，直接显示网带线速度。

正常高温运行的网带会受热变长，采用张紧装置调节，而且在前料架装有网带防偏导向辊和托辊，始终保持网带有一定的张力，提高工件运行的平稳性，从而确保生产过程中产品质量可靠。

4、进出料室：

高温钎焊炉的整体外形为“桥式”结构，进料室是由采用优质材料折成带中间夹层的筒体；其前后工作面与水平线成一定角度斜坡，其优点：节省气氛的使用消耗量，降低生产成本；同时炉口两端采用保护气体自溢封门，炉外环境对炉气干扰小，无须采用其它（气或火）帘封等措施，保证生产安全。

5、前后炉门：

在前后炉口装有手动抽拉式耐火软封帘，不分管径大小均出入自如，这样可尽量减少保护气用量，减少热能流失；在箱体内安装有数层3mm耐火陶瓷纤维布制成的隔热帘。

6、炉架炉壳

炉体骨架采用各种型钢和钢板组合焊接而成，型钢不小于国标120槽钢制作框架结构，炉壳采用δ＝5mm钢板，炉面侧板压筋，加热元件放置的孔洞冲制成形，提高了炉壳的钢度。

7、内水冷套

加热炉后半部分为三段水冷却装置，其作用将加热焊接的工件由夹层中的水冷至≤85℃出炉，水套为双层分别用5mm优质锅炉钢板，折弯焊接而成，对焊接质量严格要求，焊后在0.6Mpa水压下试漏，并保证水套长期高温使用不渗漏，不变形，不脱焊，水套在出厂前经过水压试验、每节水套顶部安装水温计和表面粉刷耐温油漆处理。

8、观察镜：

在后进出料室的顶部设有1只内窥镜，镜片采用Φ50×10 mm石英玻璃在高温下可安全清晰地看到炉内工件的钎焊情况。

9、电器控制柜：

本钎焊炉采用结构紧凑的立柜式，将3区电器元件分别按在在长方柜体内；其柜体与整个色调与炉子浑然一体 ；柜门为双扇前后对开式，使用者操作和维护十分便利；内空间宽敞，电子元件有较大的散热空间，同时也减少设备占地面积；控温仪，调频调速器，电流表，电压表，按纽等分别装在操作面板上，易于观察，操作，维修。

四、电器控制：

本炉子加热功率为70-90KW左右可调，由于采用了电热丝上下加热和优良的复合炉衬，可以在3-5h左右升到工艺温度；加热采用可控硅移相触发控制器与数显控温仪联锁自动控制，同时与报警器，冷却循环水电接点温度计互锁进行监控；同时3区温度由3支插在顶部炉衬内的热电偶信号传到控温仪进行温控，仪表控制精度在±1℃；有较高的可靠性。其它的电子元件选用国内优质产品，性能良好，使用寿命长，质量有绝对保证，保证长年使用。

五、AX气体发生装置及保护气氛净化装置：

1.AX气体设备原理简介：

液氨经气化后，在一定的温度下，发生热分解反应，其反应式如下：

2NH₃        3H₂+N₂－22080卡

由上面公式可知，氨分解是吸热反应。分解氨的成份是：75％H₂和25％N₂。在20℃、1大气压下，1公斤的液氨可气化1.32m³的气态氨，分解后可得氮氢混合气2.64m³。

4、结构说明：

设计制造按照国家标准JB6759－93吸热式气体发生装置，同时性能和结构方面进行了创新。

氨分解发生炉及净化装置为一体化设计结构，工艺可靠，结构紧凑，维修方便；改进以往发生装置老形式，实现人机化操作，所有阀门及流量计，压力表和仪表，按钮均装在操作侧面板上，工作灵活方便。

为了防止意外事故发生，设有气压报警、超压安全阀，在发生炉上留有紧急冲氮接口。发生炉反应釜强度采用无缝耐热钢管（材质310S）焊接而成，焊缝通过探伤和试压检测，高温性能稳定，反应釜内装有元柱六棱体镍触媒催化剂，该触媒在800℃左右反应活跃，可反复活化使用。

发生炉和净化吸附塔采用可控硅控制，温度采用PID自整定功能；氨分解及其净化装置的供气系统漏气时的报警系统。同时装有电接点压力表对发生炉炉压进行设定报警。

为了保证人身和设备的安全，设计制造时必须要有一系列安全措施。出料口有良好的吸风排气罩，以杜绝氢氧混合产生爆炸可能性。在生产实践中证明炉子一点不与空气接触确实难免，特别50%以上保护气体通过冷却段点燃后排放到大气中，因而便造成炉内氧气积压，在进料口装设常明火，所以一旦炉子漏入氧气后，氢气就立即燃烧掉把氧消耗掉，在炉内不会造成氧气积存进而形成爆炸型混合气体。保证了设备正常安全生产。

六、配套范围：

1、网带式高温钎焊炉炉部分：

（1） 前传动装置（传动及张紧装置等）                             1套

（2） 加热炉（炉体，马弗）                                       1套

（3） 进出料室及水套                                             4套

（4） 电控柜（加热炉和分解炉）                                   各1套

（5） 网 带   300×41000mm左右                                   1条

（6） 配气系统（流量计，阀及管子等）                              1套

（7） 其它（标准件，密封件，网带托辊等）                          1套

（8）AX气体发生装置及净化装置                                    各1套

2、相关软件：

（1） 控温仪表说明书                                              1份

（2） 调频器说明书                                                1份

（4） 流量计说明书                                                1份

（5） 压力计及其说明书                                            1份

（6） AX气体发生装置说明书、气氛净化装置说明书                    1份

（7） 高温钎焊炉说明书(电器原理图在内)系统设备安全操作规程        各1份

（8） 地基图（提前给需方作基础工作）                              1份

七、产品制造、检验执行的标准

GB10067.1-88    电热设备基本技术条件   通用部分

GB10066.1-88    电热设备的试验方法     通用部分

GB5959.1-88     电热设备的安全         通用部分

GB10067.4-88    电热设备基本技术条件 间接电阻炉

GB5959.4-92     电热设备的安全对电阻炉的通用要求

JB6206-92       间接电阻炉RCW系列网带式电阻炉

八、需方提供条件：

1、电力：380V三相交流电，总容量≥125KVA；需方准备电力引入线和动力线，电力引入线建议采用铜芯橡套电缆3×70²＋1×35²（长度为需方车间开关柜经过电缆管道至炉电气柜的距离，现场确定），动力线为25²mm长度为100M。

2、冷却水：流量≥2.5M³/h，压力≥0.2Mpa，水质符合国家有关工业用水要求，可采用循环用水；预备冷却水路安装材料（供方依据用户现场提供清单，需方提前准备）。

3、需方准备：200KG液氨钢瓶3只及与氨分解炉进氨口之间的高压软管两条，4m／条（高压软管两条由供方提供）；液氨品质符合《GB536－79》一级品的规定，含水量≤0.1%。

4、瓶装普氮：工业级普氮（纯度为99.5-99.9%），常备3－4瓶，开炉或停炉时冲洗炉。

5、需方提供焊接工件图样及有关实物，作为供方设计依据和合理性的保证；

6、供方对厂房等设施提出具体的要求后， 需方给出购进设备厂房平面图和具体要求。

7、安装环境条件要求：

7.1钎焊炉应安装在厂房通风效果较好、高度4-5米以上的厂房内，但是设备进出口禁止通风或直对窗口，设备前后烟囱应安装排气烟囱，厂房还应在天花板上安装2-4处的换气扇。钎焊炉的内部电源线和气管水管，可根据贵公司要求的桥架或地沟，设备的回水是通过落差流入回水池。

7.2 氨瓶一般是安装在厂房外，它绝对禁止暴晒，由于氨瓶属于有毒易挥发气体，因此也应安装在通风效果较好，甚至可以增设排气装置。

7.3氮气因为它属于惰性气体，它作用是钎焊炉开炉和关炉时用它来排钎焊炉内的空气，或在突然停电时，给钎焊炉冲氮气，为方便操作工操作，我建议将氮气汇流安装在厂房内或与钎焊炉较近处。

7.4回水池的外型尺寸应根据用户场地环境要求制作，但应保证回水池大小不要小于15立方。

7.5冷却塔建议处理水能力每小时在20立方，水泵为1.5kW，扬程为20M.，供电系统应满足其电力要求。

九、主要材料的材质及关键电器件配套厂家。

2 旋转式六工位高频钎焊机介绍

1、应用范围

一般适用于家电行业中电热水壶发热底盘、烧锅、煎锅、油炸锅、豆浆机杯体、电热茶杯、咖啡壶等各种电热炊具的铝钎焊，主要用于不锈钢锅、铝锅（或其它容器）上一次性将一块均热用的铝板或铝质电热管同时复合在锅上，在压力下感应加热实现一次性完成焊件的牢固连接，钎焊直径范围大部分在φ90～φ300之间。

2、主要特点

a.高效、节能；

b.设备配置：双电源25KW～60KW等多种类型；

c.性能：加热快、生产率高、工作稳定，可连续24小时工作，焊接质量高；

d.控制方式：设有自动、手动焊接功能、操作简单、实用；

e.适用性：产量大的产品的优先选取择。

钎焊发展历程

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。在出土埃及的古文物中，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选《汉书》中有云：“胡桐泪盲似眼泪也可以韩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世界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记述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，在很大范围内钎焊时唯一可行的链接方法，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。