常用钎料的成分与性能

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第298页（5231字）

1．银基钎料

银基钎料的化学成分应符合表1－9－14的规定。银基钎料适用于气体火焰钎焊、电阻钎焊、炉中钎焊、感应钎焊和浸沾钎焊等工艺方法，用途较广泛。根据GB10046《银基钎料》标准规定，银基钎料的分类、型号及熔化温度如表1－9－13所示。钎料表面应光洁，不应有影响钎焊性能的油污、夹杂物、起皮、针孔分层和裂纹等缺陷。钎料应具有良好的钎焊工艺性能。每批钎料应在不同部位取三个代表性试样进行化学分析，在常规分析中如发现有其他杂质时须做进一步分析，杂质元素的总量不得超过0．15%。

表1－9－13 银基钎料的分类、型号及熔化温度

表1－9－14 银基钎料的化学成分(%)

2．铜基钎料

铜基钎料适用于气体火焰钎焊、电阻钎焊、炉中钎焊、感应钎焊和浸沾钎焊等工艺方法，用途较广泛。根据GB／T6418－93《铜基钎料》标准规定，铜基钎料分类(分为纯铜钎料、铜锌钎料和铜磷钎料)及型号如表1－9－15所示。

表1－9－15 铜基钎料的分类和型号

铜基钎料的化学成分应符合表1－9－16、表1－9－17规定。丝状、带状、条状钎料表面应光洁，不应有影响钎焊性能的油污、夹杂物、起皮、分层和裂纹等缺陷。每批钎料应在不同部位取三个代表性试样进行化学分析，在分析中如发现有其他元素时须做进一步分析，以确定杂质总量是否超过规定的要求。如分析结果不符合表1－9－16、表1－9－17规定应加倍取样复验分析。铜基钎料的熔化温度如表1－9－18所示。

表1－9－16 铜和铜锌钎料的化学成分

注：①表中单值数表示最大值。

②杂质总量：BCu≤0．10%，铜锌钎料≤0．50%，杂质总量包括有星号*元素的含量。

表1－9－17 铜磷钎料的化学成分

表1－9－18 铜基钎料的熔化温度

3．锰基钎料

锰基钎料适用于气体保护的炉中钎焊、感应钎焊和真空钎焊等工艺方法。根据GB／T13679－92《锰基钎料》标准规定，锰基钎料的分类、型号、熔化温度和钎焊温度如表1－9－19所示。

表1－9－19 锰基钎料的分类、牌号及熔化温度

锰基钎料的化学成分应符合表1－9－20规定。带状及丝状钎料表面应光洁，不应有影响钎焊性能的油污、氧化膜、夹杂物、分层和裂纹等缺陷。每批钎料不超过200kg应在不同部位随即抽取三个试样进行化学分析，在分析中如发现有其他杂质元素时须做进一步分析。如分析结果不符合表1－9－20规定应加倍取样对该项目进行复验。

表1－9－20 锰基钎料的化学成分(%)

4．铝基钎料

铝基钎料适用于火焰钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊和真空钎焊等工艺方法。根据GB／T13815－92《铝基钎料》标准规定，铝基钎料的分类、型号、形状及熔化温度范围如表1－9－21所示。

表1－9－21 铝基钎料的分类、型号、形状及熔化温度

铝基钎料的化学成分应符合表1－9－22规定。丝状、带状、条状钎料表面应光洁，不应有影响钎焊性能的油污、夹杂物、起皮、分层和裂纹等缺陷。每批钎料应在不同部位取三个代表性试样进行化学分析，在分析中如发现有其他元素时须做进一步分析。如分析结果不符合表1－9－22规定应加倍取样对该项目进行复验。

表1－9－22 铝基钎料的化学成分(%)

5．镍基钎料

镍基钎料适用于炉中钎焊、感应钎焊和电阻钎焊等工艺方法。根据GB10859－89《镍基钎料》标准规定，镍基钎料的分类、型号和钎焊参考温度如表1－9－23所示。

表1－9－23 镍基钎料的分类、型号和钎焊参考温度

镍基钎料的化学成分应符合表1－9－24规定。钎料可以棒状、箔带状、粉状等形式供货，棒状钎料应表面光洁，没有影响钎焊性能的夹杂物及氧化皮等缺陷。粉状钎料外观应呈金属光泽，不得有其他夹杂物和油污。钎料应具有良好的钎焊工艺性能，在合适的钎焊工艺条件下，钎缝表面不应有未熔化的残留物。

表1－9－24 镍基钎料的化学成分(%)

注：除规定外，单个值表示最大值质量分数；如果测定钴，最大值为1．0%

6．膏状钎料

膏状钎料是由钎料合金粉末、钎剂及黏结剂所构成的膏体，优点在于容易实现钎料量的控制，便于复杂结构的装配和易于实现钎焊过程的自动化。在实际生产过程中，经常会遇到需要将粉末状钎料与钎剂混合并用溶剂调成糊状来使用，这也可称之为膏状钎料。近年来随着微电子组装技术的发展和推广应用，对膏状钎料的需求量越来越大。

电子级膏状钎料(也称钎料膏)通常由钎料粉和钎料载体(软钎剂、溶剂、活化剂和调节流变特性的介质等)组成。钎料粉是钎缝金属的主要来源，钎料粉的形状以球形为主，粉末的颗粒度要均匀一致。颗粒度一般取149μm(100目)、74μm(200目)、63μm(250目)、46μm(300目)和45μm(325目)等几级，以适应不同的涂覆方式。钎料膏中的钎料粉的质量分数通常在75%～90%左右，为了获得钎焊后较高的金属沉积量，常取质量分数为85%～90%^［5］。

钎料载体在室温下应是液体或凝胶体，在85℃以下迅速干燥，并在钎焊温度下维持其活性。载体主要由松香或树脂、溶剂、活化剂和流变改性剂组成。松香是钎剂的主体，常用水白松香。活化剂可以是有机胺、有机酸或氨基盐酸盐等，根据其活性程度可分为“R”级(无活性)、“RMA”级(中度活性)、“RA”级(完全活性)和“OA”级(较高活性)等几个级别。“RA”和“OA”级因具有较高的腐蚀性很少用于微电子领域。溶剂主要用于调节液体的流动性和黏度，为保证钎料膏长期使用，溶剂可选用单种或多种有机物系统。

根据钎料合金粉末的成分，可将钎料膏划分为许多种，如：

(1)锡铅系钎料膏 应用最广泛，尤其以60Sn／40Pb和63Sn／37Pb的应用最多。5Sn／95Pb及10Sn／90Pb用于较高温度的钎焊，因为其富含铅而比较便宜。

(2)锡铅银系钎料膏 主要用于镀银材料的钎焊，钎料中添加银是为了减小厚膜中银的溶解。常用的有62Sn／36Pb／2Ag和5Sn／93．5Pb／1．50Ag。

(3)锡银系钎料膏 典型的为95Sn／5Ag和96．5Sn／3．50Ag，其优点在于接头强度高，抗热疲劳性能好。

表1－9－25给出了国内生产和市场上销售的钎料膏品种。

表1－9－25 国内市场上销售的钎料膏品种^［5］

调制膏状钎料时，用陶瓷器皿盛装适量钎料粉，缓缓倒入黏结剂，边倒边搅拌，直到稀稠程度合适为止。如果太稀，不易控制注射量，且易漫流散失；加之黏结剂含量高，加热后大量挥发，会引起钎料剧烈飞溅，出现因钎料不足引起的缺陷。如果太稠，不易注射，附着性差，干燥后容易脱落。稀稠程度的辨别可用搅拌的玻璃棒将钎料膏沾起来，如果下垂连续长度约15～20mm即可^［5］。

可采用尼龙注射器注射钎料膏，注射量根据接头尺寸和间隙而定。推荐注射的膏状钎料体积应为接头装配间隙最大容积的4倍。注射好的钎料膏，根据所用黏结剂种类，分别在室温下干燥或干燥箱中干燥。对于一次未用完或黏附于容器、注射器、搅拌棒等处的膏状钎料，要进行回收，溶解于丙酮中，反复过滤，直到黏结剂被全部清除，然后烘干收藏，下次再用。

为了限制液态钎料的随意流动，防止组件间相互熔结在一起以及组件与钎焊夹具之间的钎接，有时需要使用阻钎剂。阻钎剂是一种能够阻止液态钎料流动的有机溶剂，基本成分是一些对钎焊无害的非常稳定的氧化物，如氧化铝、氧化钛、氧化镁和某些稀土氧化物或与钎料不能润湿的非金属物质(如石墨、白垩等)。用适当的黏结剂调成糊状或液体，钎焊前预先涂在接头附近，在钎焊温度下，附着在工件表面的残留物阻止钎料的溢流，钎焊后再将残留物去除。

表1－9－26列出几种常用阻钎剂的成分和使用范围。这几种阻钎剂在钎焊过程中，热稳定性好，涂覆性能也好，化学稳定性优良，对工件无腐蚀作用。

表1－9－26 常用阻钎剂的成分及使用范围^［5］

7．非晶态钎料

非晶态钎料是近年来发展起来的一种新型钎料。所谓“非晶态”是相对于晶态而言的，其特征是保留了液态金属的原子无序排列的结构和各向异性，但原子之间仍以金属键结合。获取非晶态金属的最常用的方法是快速急冷技术，对于硬而脆，无法用压延方式成形的金属或合金，可将其加热熔化，然后浇到高速旋转的铜质水冷飞轮上，使其以极高的速度冷却，即可得到非晶态合金箔。

国内已经进入标准的非晶态钎料有7K301(镍基钎料)、7K701(Cu－Si－Ni系钎料)、7K702(Cu－Ni－Sn－P)和7K703(Cu－Ag－Sn－P)四个系列，其他一些非晶态钎料也时有报道。国外已经开发出铜基、铜磷基、钯基、锡基、铅基、铝基、钛基、钴基等九大系列几百种牌号的非晶态钎料^［1］。国内研制的镍基和铜基非晶态钎料的化学成分和熔化温度如表1－9－27和表1－9－28所示。

表1－9－27 非晶态镍基钎料的化学成分和熔化温度^［1］

表1－9－28 非晶态铜基钎料的化学成分和熔化温度

非晶态钎料具有以下几方面的特点：

(1)化学成分均匀，杂质含量少，纯度高，钎料各组分不分离，能显着改善钎焊接头的强度。

(2)不含黏结剂，加热速率不受限制，钎缝无非金属夹渣，钎焊接头质量高。

(3)钎料可按工件结构需要冲剪成各种精确的形状，从而能严格控制钎料的用量和抑制液态钎料的溢流。

(4)由于非晶态钎料箔通常是预置在钎焊间隙内的，因此对其填充间隙的能力要求不高，为较大面积平面接头的钎焊提供了较高的可靠性。

(5)与黏带钎料相比，不受存储时间和存储条件的限制。