钎锡焊技术基础知识，自制铁甲舰、铜甲舰，连接导线等必备

放飞者

一、焊接的基本原理

    此处所指的焊接，是钎焊的一种，又称锡焊接（软焊接），它是将焊件和熔点比焊件低的焊料共同加热到锡焊温度，在焊件不熔化的情况下，焊料熔化并浸润焊接面，流入被焊金属之间，待冷却后形成牢固可靠的焊接点。

    （一）焊接的特征

    锡焊的主要特征有以下三点：

    (1)焊料熔点低于焊件。

    (2)焊接时将焊料与焊件共同加热到锡焊温度，焊料熔化而焊件不熔化。

    (3)焊接的形成依靠熔化状态的焊料浸润焊接面，由毛细作用使焊料进入焊件的间隙，形成一个合金层，从而实现焊件的结合。

    （二）焊接的过程

    当焊料为锡铅合金，焊接面为铜时，焊料先对焊接表面产生润湿，伴随着润湿现象的发生，焊料逐渐向金属铜扩散，在焊料与金属铜的接触面形成附着层，使两者牢固的结合起来。所以，焊锡是通过润湿、扩散和冶金结合这三个物理、化学过程来完成的。

    1．润湿

    润湿过程是指已经熔化了的焊料借助毛细管力沿着母材金属表面细微的凹凸和结晶的间隙向四周漫流，从而在被焊母材表面形成附着层，使焊料与母材金属的原子相互接近，达到原子引力起作用的距离。

    润湿现象实际上是一种物质与另一种物质在相互接触时产生的一种附着性状态，借助生活中的例子，可以帮助我们更好理解：分别在一块洁净的玻璃与一块有一层油的玻璃上滴上一滴水，观察它们的现象，如图所示。油层相当于氧化层，水相当于焊料，玻璃相当于焊件；在洁净玻璃上，水滴在其上形成了一个附着层，就是水能润湿玻璃；在带油层玻璃上，由于油层的阻碍，水滴形成水珠，就是水不能润湿玻璃。因此，焊接时引起润湿的环境条件是：被焊母材的表面必须是清洁的，不能有氧化物或污染物。

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  2．扩散

  伴随着润湿的进行，焊料与母材金属原子间的相互扩散现象开始发生。通常原子在晶格点阵中处于热振动状态，一旦温度升高，原子活动加剧，使熔化的焊料写母材中的原子相互越过接触面进入对方的晶格点阵，原子的移动速度与数量决定于加热的温度与时间。

  3．冶金结合

    由于焊料与母材相互扩散，在两种金属之间形成了一个中间层，从而使母材达到牢固的冶金结合状态。

    （三）焊接的基本条件

    为了提高焊接质量，必须注意掌握锡焊的条件：

    (1)焊件必须具有良好的可焊性一一被焊物可焊性。不是所有的金属都具有良好的可焊性，有些金属如铬、钼、钨等的可焊性就非常差；有些金属的可焊性又比较好，如紫铜、黄铜、银、金等。在焊接时，由于高温使金属表面产生氧化膜，影响材料的可焊性。为了提高可焊性，一般采用表面镀锡、镀银等措施来防止表面的氧化。

    (2)焊件表面必须保持清洁。为了使焊锡和焊件达到良好的结合，焊接表面一定要保持清洁。即使是可焊性良好的焊件，由于储存或被污染，都可能在焊件表面产生有害的氧化膜和油污。在焊接前务必把污膜清除干净，否则无法保证焊接质量。

  (3)要使用合适的助焊剂。在焊接操作时，焊锡和助焊剂一定是一对的。不同的焊接工艺，应选择不同的助焊剂，如镍铬合金、不锈钢、铝等材料，没有专用的特殊焊剂是很难实施锡焊的。在焊接电子线路板等精密电子产品时，为使焊接可靠稳定，通常采用松香助焊剂，一般是用酒精将松香溶解成松香水使用。焊接操作时焊料与助焊剂应同时存在

  (4)焊件要加热到适当的温度。需要强调的是，不但焊料要加热到熔化，而且应该同时将焊件加热到能够熔化焊料的温度。

  (5)合适的焊接时间。经过试验得出，烙铁头在焊件上停留的时间与焊件温度的升高是正比关系。同样的烙铁，加热不同热容量的焊件时，想达到同样的焊接温度，可以通过控制加热时间来实现。如果加热时间不足，会使焊料不能充分浸润焊件而形成松香夹渣而虚焊。反之，加热时间过长，除有可能造成元器件损坏以外，还有如下危害和外部特征：

    ①焊点外观变差。如果焊锡已经浸润焊件以后还继续进行过量的加热，将使助焊剂全部挥发完，造成熔态焊锡过热；当烙铁离开时容易拉出锡尖，同时焊点表面发白，出现粗糙颗粒，失去光泽。

    ②高温造成所加松香助焊剂的分解碳化。松香一般在210℃开始分解，不仅失去助焊剂的作用，而且造成焊点夹渣而形成缺陷。如果在焊接中发现松香发黑，肯定是加热时间过长所致。

    ③过量的受热会破坏印制板上铜箔的粘合层，导致铜箔焊盘的剥落。

    因此，在适当的加热时间里，准确掌握火候是优质焊接的关键。但在实践中又不能仅仅依此关系决定加热时间。例如，用小功率烙铁加热较大的焊件时，无论烙铁停留的时间多长，焊件的温度也上不去，原因是烙铁的供热容量小于焊件和烙铁在空气中散失的热量。此外，为防止内部过热损坏，有些元件也不允许长期加热。

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二、焊接常用的工具、器材

  （一）焊料

  焊料是一种熔点低于被焊金属，在被焊金属不熔化的条件下能润湿其表面，并在接触面处形成合金层的物质。手工焊接操作中，最常用的焊料成分一般是含锡量为

60%～65%的铅锡合金焊锡丝（即焊锡）。

    1．焊锡的化学反应

    焊接时，锡与焊件发生化学反应，会产生新的物质。新物质是既不同于焊料，也不同于焊件的金属合成物。它产生后，是以一种膜的形式存在于锡与焊件之间。这层膜我们通常称它为IMC层，IMC层的成份便是锡与焊件发生化学反应而产生的所有物质的合成。IMC层的厚度以微米(μm)计，IMC形成的时间和温度决定了IMC层的强度及导电性，见表（焊料为37:63的铅锡合金）。

IMC层厚度α(μm)	形成时间t（340℃士20℃）	特性
α<1.2	t<1s	强度很低、导电性较好
1.2<α<3.5	1s<t<4s	强度最高、导电性最好
α>6	t>10s	强度较低、导电性较差

放飞者

    锡在经过加热后，可以与铜、银、金等产生反应，轻微与铁、镍产生反应，但是几乎不与锌、铝及金属氧化物产生反应。这也是为什么锡可以焊接铜、银、金，而不易焊接不锈钢（为铁、镍合金）元件及氧化的元器件和导线。
    注：锡在焊接铜件时，与铜件的化学反应所产生的新物质是Cu3Sn、Cu6Sn5和一些未经查明的化学物质及铜锡合成物。

放飞者

    2．铅锡合金焊锡的优点

    锡( Sn)是一种质地柔软、延展性大的银白色金属，在常温下化学性能稳定，不易氧化，不失金属光泽，抗大气腐蚀能力强，能使元器件引线与印制电路板的连接点连接在一起。铅(Pb)是一种较软的浅青白色金属，高纯度的铅耐大气腐蚀能力强，化学稳定性好，但对人体有害。锡中加入一定比例的铅和少量其他金属可制成熔点低、流动性好、对元件和导线的附着能力强、机械强度高、导电性好、不易氧化、抗腐蚀性好、焊点光亮美观的焊料，一般称焊锡，具有一系列铅和锡不具备的优点：

  (1)熔点较低。锡的熔点为232℃，铅的熔点为327℃，但是当铅锡比例达到37：63时，其合金的熔点最低，为183℃。

  焊料的熔点越低，其加工工艺要求越低，其中包括对焊接工具的要求（如电烙铁），以及对产品的损伤（如贴片元器件、电缆、PCB板的焊盘等）也会减少，尤其是对温度影响较敏感的元器件，焊料熔点的影响更大。  (2)机械强度较高。锡、铅是两种很软、强度又弱的金属；但是锡、铅合到一起，强度就会提高许多，铅锡合金的机械强度是锡、铅本身的2～3倍。  (3)降低了液态铅锡合金的表面张力及粘度，从而增大了液态流动性，有利于焊接时形成可靠的焊接接头。  (4)提高了抗氧化能力，抗腐蚀性能好。

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  3．铅锡焊料中杂质的影响

  铅锡焊料通常含有铋、银、铜、铁、锌、铝、砷、镉、锑等杂质，是影响焊接质量的重要因素，在选用铅锡焊料时，应充分考虑杂质的影响。

• 铝(Al)影响效果相同于锌，含量超过0.05%时，焊料氧化加剧
• 锑(Sb)含量大时，焊料硬度增大，流动性下降。含量达到1%时，铺展面积减少25%
• 砷(As)含量超过0.2%时，铺展面积下降25%
• 铋( Bi)使焊料溶点下降且机械性能也下降，含量超过0.5%时，使焊料表面氧化变色
• 镉(Cd)含量超过0.15%时，铺展面积降低25%
• 铜(Cu)使焊料溶点升高，可焊性下降，含量超过0.2%时，引起焊点松散
• 金(Au)影响效果相同于铜
• 铁(Fe)使焊料溶点升高，润湿性下降
• 银(Ag)使焊料溶点升高
• 锌(Zn)使焊料流动性降低，机械性能下降，含量超过0.003%时，焊料表面氧化且不耐腐蚀
  

放飞者

    4．焊锡丝的分类与选择

    手工焊接中，常用的焊锡丝有两种，一种是将焊锡做成管状，管内填有松香，称为管状松香芯焊锡丝，使用这种焊锡丝焊接时可不加助焊剂；另一种是无松香的焊锡丝（实心焊锡丝），焊接时要加助焊剂。

    根据焊接的不同需要，焊锡丝粗细各不相同，规格很多，常见的锡线直径(mm)有0.5、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5、2.0、2.3、2.5、3.0、4.0、5.0等多种，实际应用时，应根据焊接对象来选择焊锡丝的直径。序号1用于一般接线焊接，序号2用于小型端子与导线的焊接；序号3用于大型端子与导线的焊接；序号4用于印制板组装件的焊接；序号5用于微小型印制板组装件的焊接。（焊船模各部分自己对号入座）

      0  0.5 0.6 0.8 1.0  1.2  1.6 2.0 2.1

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今天就到这里吧，月末月初是我最忙的时候，等会还要去加班，上面那张表数字对的有问题出现蓝色填充格的第一个为0.6，其后依次类推。

zcy0058

楼主推荐一款价格合适的焊锡丝啊。 我发现好焊锡不但容易焊接而且不容易虚焊

vampiregoat

不错，很专业，谢谢楼主分享 s

放飞者

zcy0058 发表于 2013-9-2 19:25
楼主推荐一款价格合适的焊锡丝啊。 我发现好焊锡不但容易焊接而且不容易虚焊

呃，我一般都是蹭公家的→_→

zcy0058

放飞者 发表于 2013-9-2 19:33
呃，我一般都是蹭公家的→_→

求送一圈 反正都是公家的

放飞者

zcy0058 发表于 2013-9-2 19:34
求送一圈 反正都是公家的

酱紫不好吧
小心被光腚和谐哈

cikeevan

哥们船不造了啊？改普及知识了。       我这些天忙也停工了。

放飞者

cikeevan 发表于 2013-9-2 21:00
哥们船不造了啊？改普及知识了。       我这些天忙也停工了。

上班时间扫书，午休造62艇，晚上复习驾考 很充实得嘞→_→

光中王

这就对了，把资料直接发上来，造福魔界。

光中王

zcy0058 发表于 2013-9-2 19:25
楼主推荐一款价格合适的焊锡丝啊。 我发现好焊锡不但容易焊接而且不容易虚焊

每个牌子的锡丝都有好差之分，买的时候要挑直径小一点的，然后用打火机把一小段锡丝烧熔，再看液态锡凝固后的样子，好的锡是表面光滑闪亮能照见人，差的锡是表面粗糙黯哑有裂痕，这里面一定兑了些杂质以次充好。

电离层

常用的锡铅焊料，因锡铅的比例及杂质金属的含量不同而分为多种型号，
目前市场上锡铅焊料的型号标志，以焊料两字汉语拼音的第一字母“HL”及锡铅两个基本元素的符号Sn Pb，现加上元素含量的百分比（一般为锡铅量的百分比）组成。例如：HLSnPb39表示Sn占61%，Pb占39%的锡铅焊料。
各种不同型号的焊料具有不同的焊接特性，应根据焊接点的不同要求去选用。选用焊料时应从被焊金属材料的可焊性、焊接温度，焊接点的机械性能和导电性能等几个方面去考虑。下面介绍几种不同情况下焊料的选用。
焊接电缆护套铅管等，宜选用HLSnPb68-2型焊料。该焊料铅含量较高，可使焊接部位较柔软，耐酸性好。该焊料中含有一定量的锑，可增加焊接强度。
焊接安装导线、镀锌钢皮等，可选用HLSnPb58-2。该焊料成本较低，能满足一般焊接点的焊接要求。
手工焊接一般焊接点及耐热性能差的元器件和易熔金属制品，应选用HLSnPb39。该焊点熔点低，焊接强度高，焊料的熔化与因时间极短，使焊接时间缩短。

hulao888

很好的资料，学习了，谢谢。

放飞者

  （二）助焊剂

  在焊接领域里众所周知一个道理，几乎所有的金属暴露于空气中就会立刻氧化，此氧化物会阻碍润湿，阻碍焊接。因此，需要一些方法来去除此氧化物，且不会形成再次氧化。除去氧化物，通常用两种方法，即机械方法和化学方法：机械方法是用砂纸和小刀将其去掉，但是会损坏被焊件；化学方法是用助焊剂清除。有些材料可以去除氧化物且盖住金属表面使氧化物不再形成，这就是助焊剂（简称“焊剂”），它是焊接工作必不可少的辅助材料。

    1．助焊剂的作用

    助焊剂这个字来自拉丁文“FLUX”，是“流动”的意思，但在此处它的作用不只是帮助流动，还具有其他的作用：

    (1)助焊剂是一种具有化学及物理活性的物质，能够除去被焊金属表面的氧化物或其他形成的表面膜层以及焊锡本身外表上所形成的氧化物，有利于焊锡的浸润和焊点合金的生成。

    (2)保护焊接表面，使焊料或金属在焊接的高温环境中不再被氧化。由于焊接时必须把被焊件加热到使焊料发生润湿并产生扩散的温度，但是随着温度的升高，金属表面的氧化就被加速，而助焊剂此时就在整个金属表面上形成一层薄膜，包住金属使其同空气隔绝，从而起到了加热过程中防止氧化的作用。

    (3)增强焊料和被焊金属表面的活性，降低焊料的表面张力。当焊锡熔化后，将贴附于金属表面，但由于焊锡本身表面张力的作用，力图变成球状，从而减少了焊锡的附着力，而助焊剂则有减少表面张力，增加流动的功能，故使焊锡附着力增强，使焊接质量得到提高。

    (4)焊料和焊剂是相熔的，可增加焊料的流动性，进一步提高润湿能力。

    (5)能加快热量从烙铁头向焊料和被焊件表面传递。因为在焊接中，烙铁头的表面及被焊件的表面之间存在有许多间隙，在间隙中充有空气，空气又为隔热体，这样必然使被焊物的预热速度减慢。而焊剂的熔点比焊锡和被焊物的熔点都低，故先熔化，并填满间隙和润湿焊点，使烙铁的热量通过它很快地传递到被焊件上，使预热的速度加快。

  (6)合适的助焊剂还能使焊点美观。