金屬飾品釬焊工藝的研究

范 澤

（遼寧地質(zhì)工程職業(yè)學(xué)院，遼寧 丹東118008）

前言

釬焊是金屬飾品生產(chǎn)中常用的焊接方法，釬焊分為硬釬焊和軟釬焊。通過加熱到450℃以上進行的釬焊稱為硬釬焊，釬焊溫度低于450℃稱為軟釬焊。根據(jù)焊件連接工藝和強度要求，金屬飾品釬焊屬于硬釬焊。釬焊工藝涉及到釬焊的原理、釬料、釬劑和焊接四個方面，其中釬焊原理是理論基礎(chǔ)，釬料、釬劑是物質(zhì)基礎(chǔ)，焊接是操作基礎(chǔ)。只有四個方面合理的運用，才能焊接出精美的飾品。

1 釬焊的金屬學(xué)原理

釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料做釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點，低于母材熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現(xiàn)連接焊件的焊接方法。具體過程如下：

1.1 潤濕：在焊接過程中，釬劑首先熔化并潤濕凈化母材接頭間隙和釬料，使其獲得潔凈新表面。使熔化釬料中的原子與母材表面原子間距離接近到發(fā)生引力作用的距離，發(fā)生潤濕。潤濕又通過母材表面的微痕產(chǎn)生的毛吸作用，鋪展?jié)櫇瘢谝簯B(tài)釬料表面張力的作用下，釬料全部填滿焊縫。

1.2 擴散：液體釬料在高溫潤濕同時，向接觸的母材進行擴散。包括表面擴散、晶界擴散、晶內(nèi)擴散、晶格擴散、選擇擴散和反向擴散等多種擴散形式。

1.3 合金化：經(jīng)過擴散，焊縫釬料合金成分有所改變，當溫度降低達到焊縫合金液相線以下時，母材表面散熱條件好，首先結(jié)晶；焊縫中的液體金屬也形核長大，到固相線以下凝固終了，形成焊縫。

2 釬料

2.1 釬料的選擇

釬料是釬焊焊縫的填充材料，焊件依靠熔化的釬料凝固后連接起來。釬料應(yīng)滿足下列要求：

2.1.1 熔點：釬料熔點要低于母材150-200℃，同一種合金的釬料根據(jù)成分配比不同可以形成不同熔點的釬料。從合金相圖的角度，釬料應(yīng)該選擇相圖共晶點或共晶點附近成分的合金，這樣的合金熔點低，流動性好，填充能力強，最后獲得的組織晶粒細小，有很高的強度、塑性，韌性好。

2.1.2 顏色：釬料在性能相近的情況下，通過調(diào)節(jié)合金中的成分，使顏色發(fā)生改變。用于金屬飾品的釬焊，要選擇與母材顏色最為接近的釬料。

2.1.3 成分：釬料要有穩(wěn)定而均勻的成分，與母材間有一定的溶解度，焊接過程中不會產(chǎn)生嚴重的成分偏析及液崩現(xiàn)象。當釬焊貴金屬時，釬料貴金屬含量要與母材貴金屬含量差別盡量小。

2.1.4 流動性、潤濕性和鋪展性：要求釬料熔化后能充分填滿焊縫間隙。常加入降低表面能并與母材有較大吸附力的元素（如鎘、錫、銦等）來改善，而且釬料合金的熔化溫度范圍要小。

2.1.5 釬料融化狀態(tài)下不能產(chǎn)生過多的氧化物和沉渣，冷卻后沒有過多的氣孔、縮孔和變色現(xiàn)象，焊接過程中不能產(chǎn)生過多的有毒物質(zhì)。

2.2 金屬飾品釬焊常用的釬料

2.2.1 金合金釬料：主要應(yīng)用金基釬料，有Au-Ag-Cu系和Au-Ag-Cu-Zn(Cd)系釬料。Au-Ag-Cu系釬料的熔點在780-950℃，它可通過改變銀和銅的比例調(diào)節(jié)其外觀顏色，滿足釬焊對顏色的要求。Au-Ag-Cu-Zn(Cd)系釬料是在Au-Ag-Cu系釬料基礎(chǔ)上添加鋅、鎘、鈀、鎳等元素，是為了滿足飾品對成色(含金量)、顏色和釬焊溫度的要求。

2.2.2 銀合金釬料：主要應(yīng)用銀基釬料，此類釬料溫度廣泛，焊件精度高，主要成分是Ag、Cu、Zn，根據(jù)使用目的不同，它還可以與如鎘、錫、銦等組成合金。選用不同成分和不同比例的合金，可以得到具有不同熔點和強度的釬料，通常有Ag-Cu-Zn、Ag-Cu-Zn-Cd等。

2.2.3 銅合金釬料：主要應(yīng)用銅磷釬料和銅磷銀釬料。銅磷釬料(如B-Cu93P)具有良好的流動性，最適宜的焊接間隙為0.003-0.005mm。銅磷銀釬料(如B-Cu70PAg)不但流動性好而且韌性比銅磷釬料好。

3 釬劑

釬劑是在焊接過程中的釬焊熔劑，主要作用是除掉母材、釬料表面的氧化物，保護表面加熱時不被氧化，改善釬料對母材表面的潤濕性，將氧化物的雜質(zhì)溶解并浮出表面。

3.1 金屬飾品釬焊常用的釬劑

硼砂：化學(xué)式 Na2B4O5(OH)4·8H2O，硼砂是無色晶體，在空氣中風(fēng)化，加熱至400-500℃可脫水成無水四硼酸鈉，在878℃時熔化為玻璃狀物。因為熔融的硼砂中含有酸性氧化物B2O3，金屬焊接過程中許多金屬氧化物溶于B2O3，能清除金屬飾品表面的氧化物。

3.2 釬劑的要求

3.2.1 釬劑的熔點和最低活性溫度要低于釬料熔點，并有較寬的活性溫度范圍，良好的潤濕性和流動性。

3.2.2 釬劑在整個釬焊溫度范圍內(nèi)，各組分保持相對的化學(xué)活性和除雜能力，不應(yīng)過早失效。

3.2.3 釬劑能充分地溶解和破壞母材和釬料表面的氧化膜，保證釬料良好的潤濕性和充填母材焊縫的能力，并在母材和焊縫表面起到足夠的保護作用。

3.2.4 釬劑及其溶解的氧化生成物密度應(yīng)小，有利于浮在表面，避免夾雜在焊縫中造成夾雜缺陷。

3.2.5 釬劑及殘渣對釬料和母材焊縫腐蝕應(yīng)小，焊后容易去除。

3.2.6 釬劑揮發(fā)物毒性要小，對所造成的毒害應(yīng)注明防護措施。

4 焊接

4.1 焊接操作

4.1.1 清理焊口：要求焊口周圍光潔、干凈，無雜質(zhì)、氧化皮。

4.1.2 施加釬劑：在焊縫上涂硼砂水，用小火將工件加熱，硼砂開始冒白泡，水烘干后硼砂沉淀。

4.1.3 用鑷子將釬料放到焊縫處，繼續(xù)用火加熱工件，母材顏色呈桃紅色時，焊料熔化填充焊縫，焊縫處出現(xiàn)白而發(fā)亮的線條，熄滅焊槍，焊接完成。

4.2 焊接注意事項

4.2.1 釬劑的用法：在金屬飾品制作過程中，常用的釬劑是硼砂，也是助熔劑，因此施加的用量和位置要準確，防止其它部位熔化。

4.2.2 焊縫的要求：首先保證焊縫要清潔，無厚氧化層、污垢，沒有殘留硼砂和酸的殘液。其次焊縫要結(jié)合緊密，這樣在焊接過程中能保證焊件焊口兩側(cè)溫度相同，液態(tài)釬料在毛吸管作用下迅速填充滿焊縫。

4.2.3 施火的要求：首先要求根據(jù)焊件大小選擇合適的焊槍。其次要先加熱焊口周圍后集中加熱焊口。第三要保證焊口兩側(cè)溫度相同，否則依據(jù)布朗運動的原理，液體釬料將向溫度高的方向流動，不會填充到焊縫中。

4.2.4 釬料的使用：釬料的用量以夠用為原則，釬料過少焊縫填充不滿，釬料過多還要對其進行修銼，增大工作量和金屬飾品的材料損耗。當同一件飾品上有多個焊點時，要用不同溫度的釬料，本著先低溫后高溫的原則。

結(jié)語

金屬飾品釬焊是個復(fù)雜的過程，熟練的操作技術(shù)是關(guān)鍵，釬料和釬劑的選擇是保證焊接成功前提。因此，要根據(jù)不同種類、不同成分金屬飾品的特點，選擇合適的釬料，保證飾品焊接后達到顏色一致、金屬（尤其貴金屬）含量相近、強度達標。

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