全新BrazingFluxes硬钎剂推荐

硬钎剂是指钎焊温度高于450℃时所用的钎剂。

硬钎剂的主要组分如下：

（1）硼砂（Na₂B₄O₇·10H₂O） 是单斜类白色透明晶体，易溶于水，加热到200℃以上结晶水可全部蒸发。硼砂应在脱水后使用。硼砂Na₂B₄O₇在741℃熔化，在液态下分解成硼酐和偏硼酸钠

Na₂B₄O₇→B₂O₃+2NaBO₂

硼酐与金属氧化物形成易熔的硼酸盐，而偏硼酸钠又与硼酸盐形成熔化温度更低的复合化合物

MeO+2NaBO₂+B₂O₃→

（NaBO₂）2·Me（BO₂）2

容易浮到钎缝表面。因此硼砂的去氧化能力较强。但硼砂的熔点比较高，且在低于800℃时黏度较大，流动性不够好。

（2）硼酸（H₃BO₃） 加热时分解形成硼酐B₂O₃

2H₃BO₃→B₂O₃+3H₂O↑

硼酐的熔点为580℃（有的文献认为是450℃），它能与铜、锌、镍和铁的氧化物形成易熔的硼酸盐

MeO+B₂O₃→MeO·B₂O₃以渣的形式浮在钎缝表面上，既能达到去膜效果，又能起机械保护作用。但生成的硼酸盐在温度低于900℃时难溶于硼酐，而与硼酐形成不相混的两层液体。另外，在900℃以下温度时硼酐的黏度很大，去除氧化物的效果不好。

硼砂和硼酸的混合物是应用很广的钎剂，根据它的相图（见图3-72）^[28]53，当B₂O₃含量足够高时，其熔点比较低。加入硼酸又能减小硼砂钎剂的表面张力，促进钎剂的铺展。硼酸还能改善钎剂残渣的脱渣性。

图3-72 Na₂B₄O₇-B₂O₃相图 Fig.3-72 Phase diagram of Na₂B₄O₇-B₂O₃system

但硼砂-硼酸钎剂配合银钎料使用时，熔化温度仍嫌太高，黏度太大。为进一步降低其熔点，可加入氟化物。

（3）氟化物 在氟化物中最常用的是氟化钾。根据B₂O₃-KF相图（见图3-73）^[26]，当KF的质量分数达40%时，其熔化温度达600℃。KF除降低钎剂的熔点外，更重要的功能是降低钎剂的黏度和提高去氧化物的能力，如可以去除不锈钢表面上的氧化铬等氧化物。氟化钾经常是银钎剂中的主要组分。

图3-73 B₂O₃-KF相图Fig.3-73 Phase diagram of B₂O₃-KF system

（4）氟硼酸盐 氟硼酸盐中的主要组分是氟硼酸钾KBF₄，氟硼酸钾的作用与氟化钾相似。KBF₄的熔点为540℃，它降低硼酸盐熔点的作用大于KF。KBF₄熔化后分解为：

KBF₄→KF+BF₃析出的BF₃具有去除难熔氧化物，如Cr₂O₃的能力，但钎焊时应加强通风，以抽走有害气体。钎剂中KBF₄组分含量过多时，钎剂熔化温度将下降过多，黏度也变得很小，不利于用熔化温度较高的银钎料来钎焊。

（5）氯化物 氯化物（如KCl）的功能与氟化物相似，它也具有降低硼酸盐基钎剂熔点的能力，但氯化物在高温下有氧化工件的倾向，必须谨慎使用。

（6）氟氢化钾 氟氢化钾（KHF₂）的功能与氟化钾相似，它的熔点是239℃，能降低硼酸盐基钎剂的熔点，它在高温时发生分解(www.xing528.com)

KHF₂→KF+HF

分解生成的组分有利于清除氧化物。氟氢化钾的另一特点是常温下不吸水。

（7）润湿剂 润湿剂用在膏状、悬浮液和液体钎剂中，其目的是使液态钎剂容易流入钎焊间隙。润湿剂的加入量以不影响钎剂的正常功能为原则。

（8）水 在钎剂组分中水是以结晶水的形式存在，或者根据膏状或液态钎剂加工目的而单独加入的水。为了形成膏和液态钎剂，加入的水必须控制其杂质，最好是加入去离子水。

表3-56列出了一些硬钎剂的成分

表3-56 一些硬钎剂的成分Table 3-56 Compositions of brazing fluxes

美国焊接学会（AWS）的硬钎剂的分类和用途见表3-57。

表3-57 美国焊接学会（AWS）的硬钎剂的分类和用途Table 3-57 Classification and applications of brazing fluxes（AWS）

FB101钎剂不含KF，它的特点是钎剂的吸潮性弱，但活性不如FB102钎剂。FB103和284的熔点和活性温度低，特别适用于熔化温度低的银铜锌镉钎料，如BAg40CuZnCdNi等。QJ205可配合镉基钎料钎焊包括铝青铜在内的各种铜合金。

FB102是应用最广的银钎料钎剂。它的优点是活性强，活性温度范围宽，适用于各种不同熔点的银钎料。它的缺点是因含大量KF，钎剂的吸潮性强，同空气中的水分接触后极易吸潮和结块，给钎剂的储存和使用带来不少的麻烦，特别是在潮湿地区，更为显著。

为了优化钎剂成分和降低钎剂的吸潮性，参考文献^[29]采用H₃BO₃∶K₂B₄O₇·5H₂O=5∶1的质量配比作为钎剂基体，再分别加入不同量的KF、KHF₂、KBF₄、K₂SiF₆活性剂，配合BAg45CuZn银钎料，在800℃温度下对Q235碳钢，1Cr18Ni9Ti不锈钢和T2纯铜等母材分别进行了铺展性试验，结果如图3-74所示。

从该图可看出：

1）钎焊Q235碳钢时，含KF钎剂的活性最高，钎料铺展性对氟含量的改变反应十分灵敏，在w（F）约为15%时铺展效果最佳；KBF₄钎剂的改变趋势与KF钎剂的相类似，在w（F）达25%时铺展性最好；而含KHF₂与K₂SiF₆ 的钎剂，其铺展性则随着氟含量的增大而稳步提高，但总体铺展性能居前两者之间。

图3-74 钎焊不同材料时钎剂含氟量与钎料铺展性的关系 a）Q235碳钢 b）1Cr18Ni9Ti不锈钢 c）T2纯铜 Fig.3-74 Relationship of fluorine-content to spreading of filler metal by brazing Q235 steel（a）、1Cr18Ni9Ti stainless steel（b）and T2copper（c）

2）钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢时，含KF钎剂的表现依旧非常活跃，在w（F）仅为20%时其铺展面积就达到最大值；KHF₂钎剂的铺展面积则随着钎剂中KHF₂量的增加而显著提高，钎焊效果突出；而KBF₄含量的高低对银料铺展性的影响甚微，基本停留在基体原有水平；含K₂SiF₆钎剂对钎料铺展性的影响有所增大，但远不及前两者显著。

3）钎焊T2纯铜时，KF、KHF₂、KBF₄和K₂SiF₆四种组分的变化趋势相同，都是随着氟化物含量的增加，铺展面积先升后降，依次在w（F）为15%、25%、50%和40%时达到最高值。总体来说，K₂SiF₆组分的效果最好，KBF₄组分的效果最差。

根据以上所述，KF组分在硼酸盐钎剂基体中的活性最强。对碳钢、不锈钢和纯铜三种材料来说，随着KF含量的增加，钎料铺展面积迅速达到最大值；随着KF含量的进一步增长，铺展面积下降。这是由于加入过多的氟化钾，钎剂熔点升得太高，破坏了钎剂熔点和钎料熔点的匹配性，但氟化钾的吸潮性极强，是银钎剂吸潮结块的主要原因。

KHF₂对提高钎料铺展面积的作用也是非常明显的，考虑到KHF₂的吸潮性比KF小得多，氟氢化钾将是值得考虑的一种钎剂活性剂组分。