从本质上讲，钎焊是一种非常通用的工艺，能够连接各种材料。几乎任何金属——从普通钢和铜到先进合金和活性金属——都可以进行钎焊，某些陶瓷也可以。接头的成功不取决于材料本身，而取决于熔融的填充合金“润湿”并粘合到待连接表面的能力。
成功钎焊接头的基本要求不是特定的材料，而是实现清洁、无氧化物的表面。如果填充金属能够润湿母材，就可以形成牢固、永久的连接。
核心原理：润湿和表面处理
钎焊的工作原理是熔化一种填充金属，使其流过两个紧密配合的母材之间。要实现这一点，熔融的填充金属必须能够在表面扩散，这个过程称为润湿。
什么是“润湿”？
将润湿想象成水在干净玻璃表面上的铺展，而不是在打蜡汽车上的珠状聚集。要实现牢固的钎焊接头，熔融的填充合金必须顺畅地流入接头，并粘附在母材上。
润湿不良会导致连接薄弱、不完全，因为填充金属未能正确连接两个部件。
障碍：表面氧化物
几乎所有金属暴露在空气中时都会形成一层薄薄的氧化物。这层氧化物会形成屏障，阻止熔融的填充金属与纯净的母材直接接触，从而阻碍润湿过程。
如果不先去除这层氧化物并在加热循环中防止其重新形成，就不可能实现成功的钎焊接头。
实现无氧化物表面
使用两种主要方法来处理氧化物：
- 焊剂： 涂敷在接头区域的化合物。加热时，焊剂熔化，溶解现有的氧化物，并保护表面免受氧气侵害，从而使填充金属能够润湿下面的清洁材料。
- 气氛控制： 在密封炉内进行。通过用特定气氛（如真空或惰性气体）替代空气，去除氧气，从根本上防止氧化物的形成。这对于形成非常坚硬或快速形成的氧化物的材料至关重要。
适合钎焊的常见材料
焊剂或气氛控制的选择开启了一个庞大的可可靠连接的材料目录。
黑色金属
由于它们在制造中的广泛应用，这些是最常进行钎焊的材料之一。它们包括：
- 低碳钢和中碳钢
- 合金钢
- 不锈钢
- 铸铁
常见有色金属
铜和铝合金因其优异的导热性和导电性而被经常钎焊。
- 铜和铜合金（黄铜、青铜）
- 铝和铝合金
- 镍和镍合金（英高镍合金）
- 镁
活性金属和难熔金属
这些先进材料需要更复杂的工艺控制，通常是真空钎焊，以管理它们对氧气的高反应性。
- 钛
- 锆
- 铌
- 钼
- 钽
先进材料
钎焊不限于金属。使用正确的填充合金和工艺，可以连接异种材料。
- 陶瓷： 可以相互连接或与金属连接。
- 铍： 一种特殊的、高性能的材料，通过钎焊连接。
理解权衡：工艺与材料
正确的钎焊工艺取决于母材的特性。这是一个关键决定，会直接影响复杂性和成本。
空气中焊剂钎焊
这是最直接的方法，通常用焊枪完成。它非常适合钢、铜和黄铜等坚固的常见材料，这些材料的氧化物很容易被标准焊剂清除。它具有成本效益，但不太适合复杂的几何形状或活性金属。
炉中钎焊（气氛控制）
这种方法提供了卓越的清洁度，对于大批量生产和对氧气敏感的材料至关重要。通过控制气氛，它可以确保复杂组件的每个部分都免受氧化。
真空钎焊的关键作用
真空钎焊是要求最苛刻应用的高级解决方案。对于铝和钛等活性金属，其强烈的氧化物层无法通过焊剂控制，真空钎焊是必不可少的。真空主动去除所有气体，确保了完美润湿的纯净表面。
此工艺适用于高价值部件，例如航空航天零件、精密组件和复杂几何形状，在这些部件中，接头失效是不可接受的。
为您的应用做出正确选择
您的材料选择与您打算使用的钎焊工艺密不可分。根据组件的最终要求来做决定。
- 如果您的主要重点是经济高效地连接常见金属： 对钢、铜和黄铜使用标准焊剂钎焊，因为它在不需要专业设备的情况下即可提供牢固的连接。
- 如果您的主要重点是连接轻质或活性金属： 您必须使用真空炉钎焊来处理铝、钛或镍基高温合金等材料，以确保无污染的接头。
- 如果您的主要重点是制造复杂、高精度的组件： 炉中钎焊提供了控制复杂零件所需的能力，如果其中任何材料是活性的，真空工艺是必不可少的。
了解材料、其表面化学性质和钎焊工艺之间的关系是创建可靠、有效接头的关键。
总结表：
| 材料类别 | 示例 | 关键考虑因素 |
|---|---|---|
| 黑色金属 | 低碳钢、不锈钢、铸铁 | 可用焊剂轻松钎焊；适用于多种应用。 |
| 有色金属 | 铜、铝、镍合金 | 铝因氧化物坚硬而需要真空钎焊。 |
| 活性/难熔金属 | 钛、锆、钼 | 必须使用真空钎焊以防止氧化。 |
| 先进材料 | 陶瓷、铍 | 连接异种材料需要专业的填充金属和工艺。 |
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