铜锌钎料：优良填充材料的选择

火焰钎焊钢时可使用铜锌钎料，其成分和熔化温度见表5-6^[15]。锌能降低铜的熔点（见图5-10）。铜锌钎料因含锌量高，必须防止钎焊时过热，否则会因锌的大量挥发将在接头中形成气孔，破坏钎缝的致密性；此外，锌蒸气有毒，对人健康不利。为了减少锌的挥发，可在铜锌钎料中加入少量的硅。钎焊时钎料中的硅氧化，同钎剂中的硼酸盐形成低熔点的硅酸盐浮在液态钎料表面上，减少了锌的挥发（见图5-11）^[14]。但是硅能显著降低锌在铜中的溶解度，促使生成β相，使钎料变脆；另外，含硅量高会形成过量的氧化硅，不易去除，故含硅量以低于0.5%（质量分数）为宜。此外，在铜锌钎料中加锡可提高钎料的铺展性；但是锡同样能降低锌在铜中的溶解度，故w（Sn）不宜超过1%。铁和锰均可提高钎缝强度。因此BCu58ZnFe-Sn（Si）（Mn）钎料的工艺性比常规的铜锌合金好，容易获得致密性好、强度高的钎焊接头。

表5-6 铜锌钎料的成分和熔化温度（摘自GB/T 6418—2008）Table 5-6 Chemical compositions and properties of copper-zinc filler metals

注：表中钎料最大杂质含量（质量分数）：Al：0.01%，As：0.01%，Bi：0.01%，Cd：0.010%，Fe：0.25%，

Pb：0.025%，Sb：0.01%；最大杂质总量（Fe除外）0.2%。

BCu54Zn钎料的熔点低，钎焊操作容易。但从图5-10可以看出，该钎料组织中出现大量的β′相，β′相脆，故该钎料只用于不重要的钎焊接头。

BCu48ZnNi（Si）钎料含10%（质量分数）的Ni。Ni可提高铜锌钎料的塑性，还能改善钎料在硬质合金上的润湿性，特别适用于钎焊硬质合金，也可用于钢、镍和镍基合金等对耐腐蚀性有较高要求的钎焊接头。

BCu60Zn（Si）是铜锌钎料中最简单的一种，钎料中的Si可防止Zn的挥发，但钎料的湿润性较差。

BCu59Zn（Sn）钎料含锡，提高了钎料的湿润性；但钎料不含硅，不能防止钎焊时Zn的挥发，容易在钎焊过程中冒白烟。BCu60Zn（Si）和BCu59Zn（Sn）钎料在生产中应用较少。

BCu60ZnSn（Si）钎料中的Sn和Si，既防止钎焊过程中Zn的挥发，又提高了钎料的湿润性，是生产中应用很广的铜锌钎料。

BCu58ZnMn钎料中的锰可改善钎料在硬质合金上的润湿性，适用于硬质合金的钎焊。

BCu60Zn（Si）（Mn）钎料中Si的作用已如上所述，钎料中少量的Mn可提高钎缝硬度和强度。

BCu58Zn（Sn）（Si）（Mn）与BCu60Zn（Si）（Mn）钎料相似，又添加了少量的Sn，钎料的润湿性进一步提高。钎料工艺性能优于BCu60Zn（Si）（Mn）。

BCu58ZnFeSn（Si）（Mn）钎料中的Sn和Si的作用已如上所述，Mn和Fe可提高钎缝的硬度和强度。该钎料用于对钎料工艺性能和对钎缝强度要求较高的场合。

BCu58ZnSn（Ni）（Mn）（Si）钎料中的Sn、Si、Mn的作用已如上所述，Ni的作用可改善焊缝的韧性，用于对钎焊接头韧性要求较高的场合。(www.xing528.com)

BCu57ZnMnCo钎料含Mn和Co，对提高钎料在硬质合金上的润湿性和对硬质合金连接强度有利，特别适用于钎焊硬质合金，钎焊接头性能优于BCu58ZnMn钎料。

BCu60Zn（Si）、BCu59Zn（Sn）、BCu60ZnSn（Si）、BCu60Zn（Si）（Mn）、BCu58Zn（Sn）（Si）（Mn）、BCu58ZnFeSn（Si）（Mn）和BCu58ZnSn（Ni）（Mn）（Si）钎料用于钎焊钢、铜、不锈钢等。适用于火焰钎焊、感应钎焊等加热速度快的钎焊方法。

用铜锌钎料火焰钎焊低碳钢时必须使用钎剂，以去除钎焊加热中形成的氧化物。可采用以下钎剂：FB301钎剂，其成分（质量分数）为：Na₂B₄O₇>95%；FB302钎剂，其成分（质量分数）为：75%H₃BO₃和25%Na₂B₄O₇；或17.5%硼酸，77.5%硼砂，5%AlPO₄。近年来，开始使用气体钎剂[16]。它是一种硼有机化合物，其主要成分（质量分数）是含66%～75%硼酸甲醇[（CH₃）₃BO₃]，25%～34%甲醇（CH₃OH）的混合液。这种混合液近似于恒沸物质，在100kPa压力下，其沸点为54℃左右，很容易挥发，并在钎焊时能保证蒸馏分离物质成分不变。当乙炔通过盛有这种饱和蒸气的容器时，把蒸气带入焊炬，与氧混合燃烧后发生下列反应：

2（CH）₃BO₃+9O₂→B₂O₃+6CO₂+9H₂O在焰内形成的硼酐蒸气B₂O₃凝聚到工件和钎料上，起钎剂作用，钎焊后留下极少的残渣。

图5-10 Cu-Zn相图 Fig.5-10 Cu-Zn phase diagram

图5-11 锌的损耗与铜锌钎料含硅量的关系 Fig.5-11 Variation in lose of zinc with silicon content in copper-zinc filler metal

火焰钎焊后的钎剂残渣应清除。虽然硼砂或硼砂、硼酸混合物钎剂残渣不吸潮，对接头的腐蚀性不大；但不去除钎剂残渣无法对钎焊接头量进行检验，对钎焊后的加工，如喷漆、电镀等也会造成困难。这种玻璃状残渣很难去除。比较有效的方法是用喷砂等机械方法，或者将焊好的工件在热态下放入水中急冷，在应力作用下使钎剂裂开而去除，但可能引起焊件变形。建议可用以下的化学清洗方法一试：

1）在质量分数为10%硫酸氢钠或硫酸氢钾（20℃，1～1.5h；或40～45℃，10～20min；或70～80℃，10min）溶液中浸泡。

2）在0.3～0.5g/L重铬酸钾溶液中煮沸5～6h。

3）在500g/L NaOH，200～250g/L NaNO₃水溶液（140℃，1～2h）浸泡。

4）在质量分数10%H₂SO₄，200g/L铬酐水溶液中（20℃，10～15min）浸泡^[17]。