钎焊是一种高度通用的工艺，能够连接各种相同和不同金属。常见的例子包括将钢与铜连接、不锈钢与镍合金连接，以及铜、银和铝的各种组合。关键是选择一种兼容的钎料，其熔点低于待连接的母材。
问题不仅仅是哪些金属可以钎焊，而是哪种母材、钎料和钎焊工艺的组合能形成成功的接头。真正的兼容性是整个系统的属性，而不仅仅是两种待连接金属的属性。
钎焊系统：母材与钎料
钎焊的工作原理是将钎料引入两个或多个母材之间的接头。钎料具有较低的熔点，使其能够通过毛细作用流入间隙，并在冷却后形成永久性结合，而不会熔化母材。
了解母材
母材是您要连接的部件。钎焊因其能够在不损坏母材的情况下形成牢固接头而被广泛应用于各种母材。
常见的母材包括：
- 钢和不锈钢
- 铜和铜合金（黄铜、青铜）
- 镍和镍合金
- 铝
- 银
- 难熔金属（熔点非常高的金属）
钎料的作用
钎料充当冶金“胶水”。它必须与母材化学兼容，并且熔点较低。
常见的钎料系列包括：
- 银基合金：适用于连接钢、铜和镍。
- 铜基合金：常用于连接钢，包括用于铜-铜接头的铜磷合金。
- 铝硅合金：专门设计用于钎焊铝。
- 镍基合金：适用于高强度和高温应用，常与不锈钢配合使用。
常见的钎焊组合
钎焊的优势在于能够连接难以或不可能焊接的材料。
连接同种金属
这是最直接的情况。铜与铜或钢与钢的连接很常见，通常使用兼容系列的钎料（例如，铜用铜磷合金）。
连接异种金属
这正是钎焊的真正优势所在。该工艺允许连接性质和熔点差异很大的金属。
成功的异种组合包括：
- 钢与铜
- 不锈钢与铜
- 钢与镍合金
了解权衡和陷阱
成功的钎焊接头在很大程度上取决于对高温下发生的化学反应的管理。未能做到这一点是接头失效最常见的原因。
氧化挑战
几乎所有金属在暴露于空气中时都会形成氧化层，并且这个过程会随着热量急剧加速。这种薄而不可见的层会阻止钎料“润湿”母材表面，从而阻碍结合的形成。
钎焊气氛的重要性
为了对抗氧化，钎焊通常在受控气氛中进行。
- 真空钎焊：此过程从密封腔室中去除空气（以及氧气）。它对于铝等活性金属（会立即氧化）以及连接难熔金属至关重要。
- 氢气钎焊：氢气气氛可以作为“还原剂”，主动去除铜、镍和银等金属表面的氧化物，确保钎料有清洁的表面。
冶金不相容的风险
虽然在常见组合中很少见，但某些母材和钎料的组合会在接头处形成脆性金属间化合物。这会削弱最终组件，并且是高性能航空航天或工业应用中的关键考虑因素。
为您的目标做出正确选择
选择正确的材料和工艺对于实现可靠的接头至关重要。您的选择应由您的具体材料和性能要求决定。
- 如果您的主要重点是连接钢或铜等常见金属：您可以使用广泛可用的银基或铜基钎料合金，并使用简单的焊枪和焊剂。
- 如果您的主要重点是高强度或高温性能：请考虑镍基钎料和受控气氛钎焊，尤其是在使用不锈钢或镍合金时。
- 如果您的主要重点是连接铝等活性金属：您必须使用专门的铝硅钎料和一种能够消除氧化的工艺，例如真空钎焊。
最终，成功的钎焊是通过将材料和工艺视为一个完整、相互依存的系统来实现的。
总结表：
| 金属组合 | 关键考虑因素 | 常用钎料 |
|---|---|---|
| 同种金属（例如，铜与铜） | 直接；使用兼容钎料。 | 铜磷合金 |
| 异种金属（例如，钢与铜） | 擅长连接不同性质的材料。 | 银基合金 |
| 活性金属（例如，铝） | 需要氧化控制。 | 铝硅合金 |
| 高温/强度应用 | 需要高性能钎料。 | 镍基合金 |
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