Lödning

Den här artikeln handlar om metallfogningsprocessen. För matlagningsteknik, se Bräsering .
"Braze" omdirigerar här. För programvaruföretaget, se Braze, Inc.
Lödningsövningar

Hårdlödning är en metallfogningsprocess där två eller flera metallföremål sammanfogas genom att smälta och strömma en tillsatsmetall in i fogen, där tillsatsmetallen har en lägre smältpunkt än den angränsande metallen.

Hårdlödning skiljer sig från svetsning genom att det inte innebär smältning av arbetsstyckena. Hårdlödning skiljer sig från lödning genom att man använder en högre temperatur och mycket tätare passande delar än vid lödning. Under lödningsprocessen flyter tillsatsmetallen in i springan mellan tättslutande delar genom kapillärverkan . Tillsatsmetallen bringas något över sin smälttemperatur ( likvidus ) medan den skyddas av en lämplig atmosfär, vanligtvis ett flussmedel . Den flyter sedan över basmetallen (i en process som kallas vätning ) och kyls sedan för att sammanfoga arbetsstyckena. En stor fördel med hårdlödning är möjligheten att sammanfoga samma eller olika metaller med stor styrka.

Grunderna

Högkvalitativa lödfogar kräver att delarna är tätt försedda med basmetallytor exceptionellt rena och fria från oxider. I de flesta fall rekommenderas ledspel på 0,03 till 0,08 mm (0,0012 till 0,0031 tum) för bästa kapillärverkan och ledstyrka; i vissa hårdlödningsoperationer är det dock inte ovanligt att ha fogavstånd runt 0,6 mm (0,024 tum). Rengöring av hårdlödningsytorna är också viktigt, eftersom eventuell förorening kan orsaka dålig vätning (flöde). De två huvudsakliga metoderna för rengöring av delar, före hårdlödning, är kemisk rengöring och slipande eller mekanisk rengöring. Vid mekanisk rengöring är det viktigt att bibehålla den korrekta ytråheten, eftersom vätning på en grov yta sker mycket lättare än på en slät yta med samma geometri.

Ett annat övervägande är effekten av temperatur och tid på kvaliteten på lödda fogar. När temperaturen på hårdlödningslegeringen ökas, ökar även legerings- och vätningsverkan hos tillsatsmetallen. I allmänhet måste den valda hårdlödningstemperaturen vara över smältpunkten för tillsatsmetallen. Flera faktorer påverkar dock fogformarens temperaturval. Den bästa temperaturen väljs vanligtvis till:

  • Minimera lödtemperaturen
  • Minimera eventuella värmeeffekter på monteringen
  • Minimera interaktion mellan tillsatsmetall och oädel metall
  • Maximera livslängden på alla fixturer eller jiggar som används

I vissa fall kan en arbetare välja en högre temperatur för att tillgodose andra faktorer i designen (t.ex. för att tillåta användning av en annan tillsatsmetall, eller för att kontrollera metallurgiska effekter, eller för att tillräckligt avlägsna ytföroreningar). Tidens inverkan på den lödda fogen påverkar i första hand i vilken utsträckning dessa effekter är närvarande. I allmänhet är dock de flesta produktionsprocesser valda för att minimera hårdlödningstiden och tillhörande kostnader. Detta är dock inte alltid fallet, eftersom i vissa icke-produktionsmiljöer är tid och kostnad sekundära till andra gemensamma egenskaper (t.ex. styrka, utseende).

Flöde

Såvida inte hårdlödningsoperationer är inneslutna i en miljö med inert eller reducerande atmosfär (dvs kväve ), krävs ett flussmedel såsom borax för att förhindra att oxider bildas medan metallen upphettas. Flussmedlet tjänar också till att rengöra eventuell förorening som finns kvar på hårdlödningsytorna. Flux kan appliceras i valfritt antal former, inklusive flussmedelspasta, flytande, pulver eller färdiga lödpastor som kombinerar flussmedel med tillsatsmetallpulver. Flux kan också appliceras med hjälp av lödstavar med en beläggning av flussmedel, eller en flusskärna. I båda fallen flyter flussmedlet in i fogen när den appliceras på den uppvärmda fogen och förskjuts av den smälta tillsatsmetallen som kommer in i fogen. Överskott av flussmedel bör avlägsnas när cykeln är avslutad eftersom flussmedel som finns kvar i fogen kan leda till korrosion, försvåra foginspektionen och förhindra ytterligare ytbehandlingar. Fosforhaltiga hårdlödningslegeringar kan vara självfluxande vid sammanfogning av koppar till koppar. Flussmedel väljs vanligtvis baserat på deras prestanda på speciella basmetaller. För att vara effektivt måste flussmedlet vara kemiskt kompatibelt med både basmetallen och tillsatsmetallen som används. Självflytande fosforfyllmedelslegeringar producerar spröda fosfider om de används på järn eller nickel. Som en allmän regel bör längre hårdlödningscykler använda mindre aktiva flöden än korta hårdlödningsoperationer.

Fyllnadsmaterial

En mängd olika legeringar används som tillsatsmetaller för hårdlödning beroende på avsedd användning eller appliceringsmetod. I allmänhet är lödlegeringar sammansatta av tre eller flera metaller för att bilda en legering med de önskade egenskaperna. Tillsatsmetallen för en viss applikation väljs utifrån dess förmåga att: väta basmetallerna, motstå de driftsförhållanden som krävs och smälta vid en lägre temperatur än basmetallerna eller vid en mycket specifik temperatur.

Lödlegering är allmänt tillgänglig som stav, band, pulver, pasta, kräm, tråd och preforms (som stansade brickor). Beroende på applikation kan fyllmaterialet förplaceras på önskad plats eller appliceras under uppvärmningscykeln. För manuell hårdlödning används vanligen tråd- och stavformer eftersom de är lättast att applicera under uppvärmning. I fallet med ugnslödning placeras legeringen vanligtvis i förväg eftersom processen vanligtvis är mycket automatiserad. Några av de vanligaste typerna av tillsatsmetaller som används är

Atmosfär

Eftersom hårdlödningsarbete kräver höga temperaturer, sker oxidation av metallytan i en syrehaltig atmosfär. Detta kan göra det nödvändigt att använda en annan atmosfärisk miljö än luft. De vanligaste atmosfärerna är

  • Luft : Enkel och ekonomisk. Många material som är känsliga för oxidation och ansamling av beläggningar . Surt rengöringsbad eller mekanisk rengöring kan användas för att avlägsna oxidationen efter arbetet. Flux motverkar oxidationen, men kan försvaga fogen.
  • Förbränd bränslegas (låg vätehalt, AWS typ 1, "exoterma genererade atmosfärer"): 87 % N 2 , 11–12 % CO 2 , 5-1 % CO, 5-1 % H 2 . För silver, koppar-fosfor och koppar-zink tillsatsmetaller. För lödning av koppar och mässing.
  • Förbränd bränslegas ( avkolning , AWS typ 2, "endotermiskt genererade atmosfärer"): 70–71 % N 2 , 5–6 % CO 2 , 9–10 % CO, 14–15 % H 2 . För koppar, silver, koppar-fosfor och koppar-zink tillsatsmetaller. För lödning av koppar, mässing, nickellegeringar, Monel, medelkolstål .
  • Förbränd bränslegas (torkad, AWS typ 3, "endotermiskt genererade atmosfärer"): 73–75 % N 2 , 10–11 % CO, 15–16 % H 2 . För koppar, silver, koppar-fosfor och koppar-zink tillsatsmetaller. För lödning av koppar, mässing, lågnickellegeringar, Monel , medel- och högkolstål .
  • Förbränd bränslegas (torkad, avkolande, AWS typ 4): 41–45 % N 2 , 17–19 % CO, 38–40 % H 2 . För koppar, silver, koppar-fosfor och koppar-zink tillsatsmetaller. För lödning av koppar, mässing, lågnickellegeringar, medel- och högkolstål .
  • Ammoniak (AWS typ 5, även kallad formgas ): Dissocierad ammoniak (75 % väte, 25 % kväve) kan användas för många typer av hårdlödning och glödgning. Billig. För koppar, silver, nickel, koppar-fosfor och koppar-zink tillsatsmetaller. För lödning av koppar, mässing, nickellegeringar, Monel, medel- och högkolstål och kromlegeringar.
  • Kväve+väte , kryogent eller renat (AWS typ 6A): 70–99 % N 2 , 1–30 % H 2 . För koppar, silver, nickel, koppar-fosfor och koppar-zink tillsatsmetaller.
  • Kväve+väte+kolmonoxid , kryogen eller renad (AWS typ 6B): 70–99 % N 2 , 2–20 % H 2 , 1–10 % CO. För koppar, silver, nickel, koppar-fosfor och koppar-zink tillsatsmetaller. För lödning av koppar, mässing, lågnickellegeringar, medel- och högkolstål .
  • Kväve , kryogent eller renat (AWS typ 6C): Ej oxiderande, ekonomiskt. Vid höga temperaturer kan reagera med vissa metaller, t.ex. vissa stål, och bilda nitrider . För koppar, silver, nickel, koppar-fosfor och koppar-zink tillsatsmetaller. För lödning av koppar, mässing, lågnickellegeringar, Monel, medel- och högkolstål .
  • Väte (AWS typ 7): Starkt desoxideringsmedel, mycket värmeledande. Kan användas för kopparlödning och glödgning av stål. Kan orsaka väteförsprödning av vissa legeringar. För koppar, silver, nickel, koppar-fosfor och koppar-zink tillsatsmetaller. För lödning av koppar, mässing, nickellegeringar, Monel, medel- och högkolstål och kromlegeringar, koboltlegeringar, volframlegeringar och karbider.
  • Oorganiska ångor (olika flyktiga fluorider, AWS typ 8): Speciellt ändamål. Kan blandas med atmosfärer AWS 1–5 för att ersätta flussmedel. Används för silverlödning av mässing.
  • Ädelgas (vanligtvis argon , AWS typ 9): Ej oxiderande, dyrare än kväve. Inert. Delar måste vara mycket rena, gasen måste vara ren. För koppar, silver, nickel, koppar-fosfor och koppar-zink tillsatsmetaller. För lödning av koppar, mässing, nickellegeringar, Monel, medel- och högkolstål kromlegeringar , titan, zirkonium, hafnium.
  • Ädelgas+väte (AWS typ 9A)
  • Vakuum : Kräver evakuering av arbetskammaren. Dyr. Olämplig (eller kräver särskild vård) för metaller med högt ångtryck, t.ex. silver, zink, fosfor, kadmium och mangan. Används för skarvar av högsta kvalitet, för t.ex. flygtillämpningar .

Vanliga tekniker

Klassificeringsdiagram för lödnings- och lödningsprocesser

Fackellödning

Brännlödning är den i särklass vanligaste metoden för mekaniserad lödning som används. Den används bäst i små produktionsvolymer eller i specialiserade verksamheter, och i vissa länder står den för en majoritet av lödningen. Det finns tre huvudkategorier av brännarlödning som används: manuell, maskinell och automatisk brännarlödning.

Manuell brännarlödning är en procedur där värmen appliceras med hjälp av en gaslåga placerad på eller nära fogen som löds. Facklan kan antingen hållas för hand eller hållas i ett fast läge beroende på om operationen är helt manuell eller har någon grad av automatisering. Manuell hårdlödning används oftast vid små produktionsvolymer eller i applikationer där delstorleken eller konfigurationen gör andra hårdlödningsmetoder omöjliga. Den största nackdelen är den höga arbetskostnaden förknippad med metoden såväl som den operatörsskicklighet som krävs för att erhålla lödfogar av hög kvalitet. Användningen av flussmedel eller självflödesmaterial krävs för att förhindra oxidation. Brännlödning av koppar kan göras utan användning av flussmedel om den löds med en brännare med syre och vätgas, snarare än syre och andra brandfarliga gaser.

Maskinbrännlödning används vanligtvis där en upprepad hårdlödningsoperation utförs. Denna metod är en blandning av både automatiserade och manuella operationer där en operatör ofta placerar hårdlödningsmaterial, flussmedel och jiggande delar medan maskinmekanismen utför själva hårdlödningen. Fördelen med denna metod är att den minskar det höga arbets- och skicklighetskravet för manuell hårdlödning. Användning av flussmedel krävs också för denna metod eftersom det inte finns någon skyddande atmosfär, och den är bäst lämpad för små till medelstora produktionsvolymer.

Automatisk brännarlödning är en metod som nästan eliminerar behovet av manuellt arbete i hårdlödningsoperationen, förutom vid lastning och lossning av maskinen. De främsta fördelarna med denna metod är: en hög produktionshastighet, enhetlig hårdlödningskvalitet och minskade driftskostnader. Utrustningen som används är i huvudsak densamma som den som används för maskinbrännlödning, med den största skillnaden är att maskinen ersätter operatören vid förberedelse av delar.

Ugnslödning

Ugnslödningsschema

Ugnslödning är en halvautomatisk process som används allmänt i industriella hårdlödningsoperationer på grund av dess anpassningsförmåga till massproduktion och användning av okvalificerad arbetskraft . Det finns många fördelar med ugnslödning framför andra uppvärmningsmetoder som gör den idealisk för massproduktion. En huvudsaklig fördel är den lätthet med vilken den kan producera ett stort antal små delar som lätt kan jiggas eller självlokaliseras. Processen erbjuder också fördelarna med en kontrollerad värmecykel (som tillåter användning av delar som kan förvrängas vid lokal uppvärmning) och inget behov av rengöring efter hårdlödning. Vanliga atmosfärer som används inkluderar: inerta, reducerande eller vakuumatmosfärer som alla skyddar delen från oxidation. Några andra fördelar inkluderar: låg enhetskostnad när den används i massproduktion, nära temperaturkontroll och möjligheten att löda flera fogar samtidigt. Ugnar värms vanligtvis med antingen el, gas eller olja beroende på typ av ugn och applikation. Några av nackdelarna med denna metod inkluderar emellertid: hög kapitalutrustningskostnad, svårare designöverväganden och hög energiförbrukning.

Det finns fyra huvudtyper av ugnar som används i hårdlödningsoperationer: batchtyp; kontinuerlig; replik med kontrollerad atmosfär; och vakuum.

En ugn av satstyp har relativt låga initiala utrustningskostnader och kan värma varje dellast separat. Den kan slås på och stängas av efter behag, vilket minskar driftskostnaderna när den inte används. Dessa ugnar är lämpade för produktion av medelstora till stora volymer, och erbjuder en stor grad av flexibilitet i typ av delar som kan lödas. Antingen kontrollerad atmosfär eller flux kan användas för att kontrollera oxidation och renhet av delar.

av kontinuerlig typ är bäst lämpade för ett jämnt flöde av delar av liknande storlek genom ugnen. Dessa ugnar matas ofta med transportörer, rörliga delar genom den varma zonen med en kontrollerad hastighet. Det är vanligt att använda antingen kontrollerad atmosfär eller föranbringat flussmedel i kontinuerliga ugnar. I synnerhet erbjuder dessa ugnar fördelen med mycket låga krav på manuellt arbete och är därför bäst lämpade för storskaliga produktionsoperationer.

av retorttyp skiljer sig från andra ugnar av satstyp genom att de använder sig av ett förseglat foder som kallas "retort". Retorten är vanligen förseglad med antingen en packning eller svetsas tillsluten och fylls helt med önskad atmosfär och värms sedan externt med konventionella värmeelement. På grund av de höga temperaturerna är retorten vanligtvis gjord av värmebeständiga legeringar som motstår oxidation. Retortugnar används ofta antingen i en batch eller halvkontinuerliga versioner [ tveksamt – diskutera ] .

Vakuumugnar är en relativt ekonomisk metod för oxidförebyggande och används oftast för att löda material med mycket stabila oxider ( aluminium , titan och zirkonium ) som inte kan lödas i atmosfärsugnar. Vakuumlödning används också flitigt med eldfasta material och andra exotiska legeringskombinationer som är olämpliga för atmosfärsugnar. På grund av frånvaron av flussmedel eller en reducerande atmosfär är delens renhet avgörande vid lödning i vakuum. De tre huvudtyperna av vakuumugnar är: enkelväggs varmretort, dubbelväggig varm retort och kallväggsretort. Typiska vakuumnivåer för hårdlödning sträcker sig från tryck på 1,3 till 0,13 pascal (10 −2 till 10 −3 Torr ) till 0,00013 Pa (10 −6 Torr) eller lägre. Vakuumugnar är oftast batch-typ, och de är lämpade för medelstora och höga produktionsvolymer.

Silverlödning

Silverlödning , ibland känd som hårdlödning , är lödning med ett silverlegeringsbaserat fyllmedel. Dessa silverlegeringar består av många olika andelar silver och andra metaller, såsom koppar, zink och kadmium.

Spricka i 90–10 Cu–Ni metallplåt på grund av spänningar vid silverlödning

Hårdlödning används ofta i verktygsindustrin för att fästa " hårdmetall " (karbid, keramik, kermet och liknande) spetsar på verktyg som sågblad. "Förtinning" görs ofta: lödlegeringen smälts på hårdmetallspetsen, som placeras bredvid stålet och smälts om. Förtinning kommer runt problemet att hårdmetaller är svåra att blöta.

Hårdmetallfogar är vanligtvis två till sju mil tjocka. Lödlegeringen förenar materialen och kompenserar för skillnaden i deras expansionshastighet. Det ger också en dämpning mellan hårdmetallspetsen och det hårda stålet, vilket mjukar upp stötar och förhindrar spetsförlust och skador - precis som ett fordons fjädring hjälper till att förhindra skador på däcken och fordonet. Slutligen förenar lödlegeringen de andra två materialen för att skapa en kompositstruktur, ungefär som lager av trä och lim skapar plywood. Standarden för hårdlödningsfogstyrka i många industrier är en fog som är starkare än båda basmaterialen, så att vid påfrestning misslyckas ett eller annat av basmaterialen före fogen. Silverlödning kan orsaka defekter i vissa legeringar, t.ex. spänningsinducerad intergranulär sprickbildning i koppar-nickel .

En speciell silverlödningsmetod kallas pinbrazing eller pinbrazing . Den har utvecklats speciellt för anslutning av kablar till järnvägsspår eller för katodskyddsinstallationer . Metoden använder en silver- och flussmedelshaltig lödstift, som smälts i ögat på en kabelsko. Utrustningen drivs normalt med batterier.

Lödsvetsning

Hårdlödsvetsning är användningen av en tillsatsstav av brons eller mässing belagd med flussmedel för att sammanfoga stålarbetsstycken . Utrustningen som behövs för lödsvetsning är i princip identisk med den utrustning som används vid lödning. Eftersom lödsvetsning vanligtvis kräver mer värme än lödning, används acetylen eller metylacetylen-propadiengas ( MAPP gas ) bränsle. Namnet kommer från det faktum att ingen kapillärverkan används.

Hårdlödsvetsning har många fördelar jämfört med smältsvetsning. Det möjliggör sammanfogning av olika metaller, minimering av värmeförvrängning och kan minska behovet av omfattande förvärmning. Dessutom, eftersom de sammanfogade metallerna inte smälts i processen, behåller komponenterna sin ursprungliga form; kanter och konturer inte eroderas eller förändras av bildandet av en filé. En annan effekt av lödsvetsning är elimineringen av lagrade spänningar som ofta förekommer vid smältsvetsning. Detta är extremt viktigt vid reparation av stora gjutgods. Nackdelarna är förlusten av styrka när den utsätts för höga temperaturer och oförmågan att motstå höga påfrestningar.

Hårdmetall, kermet och keramiska spetsar pläteras och fogas sedan till stål för att göra spetsade bandsågar. Pläteringen fungerar som en hårdlödningslegering.

Gjutjärn "svetsning"

"Svetsning" av gjutjärn är vanligtvis en hårdlödningsoperation, med en tillsatsstav som huvudsakligen är gjord av nickel , även om äkta svetsning med gjutjärnsstänger också är tillgänglig. Duktilt gjutjärnsrör kan också "kadsvetsas", en process som förbinder fogar med hjälp av en liten koppartråd som smälts in i järnet när den tidigare slipats ner till den rena metallen, parallellt med järnfogarna som formas enligt navröret med neoprenpackning tätningar. Syftet med denna operation är att använda elektricitet längs kopparn för att hålla underjordiska rör varma i kallt klimat.

Vakuumlödning

Vakuumlödning är en materialsammanfogningsteknik som erbjuder betydande fördelar: extremt rena, överlägsna, flussmedelsfria lödfogar med hög integritet och styrka. Processen kan vara dyr eftersom den måste utföras inuti ett vakuumkammarekärl. Temperaturjämnhet bibehålls på arbetsstycket vid uppvärmning i vakuum, vilket kraftigt minskar kvarvarande spänningar på grund av långsamma uppvärmnings- och kylcykler. Detta kan i sin tur förbättra materialets termiska och mekaniska egenskaper avsevärt, vilket ger unika värmebehandlingsmöjligheter. En sådan möjlighet är värmebehandling eller åldringshärdning av arbetsstycket samtidigt som man utför en metallfogningsprocess, allt i en enda ugnsvärmecykel.

Produkter som oftast är vakuumlödda inkluderar kallplattor av aluminium, plattfensvärmeväxlare och plattrörsvärmeväxlare.

Vakuumlödning utförs ofta i en ugn; detta innebär att flera fogar kan göras samtidigt eftersom hela arbetsstycket når lödtemperaturen. Värmen överförs med hjälp av strålning, eftersom många andra metoder inte kan användas i vakuum.

Dopplödning

Dopplödning är speciellt lämpad för lödning av aluminium eftersom luft utesluts, vilket förhindrar bildandet av oxider. Delarna som ska sammanfogas fixeras och lödmassan appliceras på de passande ytorna, vanligtvis i slurryform . Därefter doppas sammansättningarna i ett bad av smält salt (vanligtvis NaCl, KCl och andra föreningar), som fungerar som både värmeöverföringsmedium och flussmedel. Många dopplödda delar används i värmeöverföringsapplikationer för flygindustrin.

Uppvärmningsmetoder

En fackla från en underhållstekniker från den amerikanska marinen löder ett stålrör

Det finns många uppvärmningsmetoder tillgängliga för att utföra hårdlödningsoperationer. Den viktigaste faktorn vid val av uppvärmningsmetod är att uppnå effektiv värmeöverföring genom fogen och att göra det inom värmekapaciteten för de enskilda basmetallerna som används. Geometrin på lödfogen är också en avgörande faktor att ta hänsyn till, liksom hastigheten och produktionsvolymen som krävs. Det enklaste sättet att kategorisera hårdlödningsmetoder är att gruppera dem efter uppvärmningsmetod. Här är några av de vanligaste:

  • Fackellödning
  • Ugnslödning
  • Induktionslödning
  • Dopplödning
  • Motståndslödning
  • Infraröd lödning
  • Filtlödning
  • Elektronstråle och laserlödning
  • Lödsvetsning

Dessa uppvärmningsmetoder klassificeras genom lokaliserade och diffusa uppvärmningstekniker och erbjuder fördelar baserat på deras olika tillämpningar.

Säkerhet

Hårdlödning kan medföra exponering för farliga kemiska ångor. National Institute for Occupational Safety and Health i USA rekommenderar att exponeringen för dessa ångor kontrolleras till nivåer under det tillåtna exponeringsgränsvärdet .

Fördelar och nackdelar

Hårdlödning har många fördelar jämfört med andra metallfogningstekniker, såsom svetsning . Eftersom lödning inte smälter basmetallen i fogen, tillåter den mycket strängare kontroll över toleranser och ger en ren fogning utan behov av sekundär efterbehandling. Dessutom kan olika metaller och icke-metaller (dvs metalliserad keramik) lödas. I allmänhet ger lödning också mindre termisk distorsion än svetsning på grund av den likformiga uppvärmningen av ett lödstycke. Komplexa och flerdelade sammansättningar kan lödas kostnadseffektivt. Svetsfogar måste ibland vara slipade, en kostsam sekundär operation som lödning inte kräver eftersom den ger en ren fog. En annan fördel är att lödningen kan beläggas eller beläggas för skyddsändamål. Slutligen är lödningen lätt att anpassa till massproduktion och den är lätt att automatisera eftersom de individuella processparametrarna är mindre känsliga för variation.

En av de största nackdelarna är bristen på fogstyrka jämfört med en svetsfog på grund av de mjukare tillsatsmetallerna som används. Styrkan hos den lödda fogen är sannolikt mindre än basmetallen(-erna) men större än tillsatsmetallen. En annan nackdel är att lödfogar kan skadas vid höga driftstemperaturer. Lödda fogar kräver en hög renhet av basmetall när de görs i industriell miljö. Vissa hårdlödningsapplikationer kräver användning av adekvata flussmedel för att kontrollera renheten. Fogfärgen skiljer sig ofta från basmetallens färg, vilket skapar en estetisk nackdel.

Tillsatsmetaller

Se även: Lista över hårdlödningslegeringar

Vissa hårdlödningar kommer i form av treblad , laminerade folier av en bärarmetall klädd med ett lager av hårdlödning på varje sida. Mittmetallen är ofta koppar; dess roll är att fungera som en bärare för legeringen, att absorbera mekaniska spänningar på grund av t.ex. differentiell termisk expansion av olika material (t.ex. en hårdmetallspets och en stålhållare), och att fungera som en diffusionsbarriär (t.ex. för att stoppa diffusion av aluminium från aluminiumbrons till stål vid lödning av dessa två).

Braze familjer

Hårdlödningslegeringar bildar flera distinkta grupper; legeringarna i samma grupp har liknande egenskaper och användningsområden.

  • Rena metaller
Olegerade. Ofta ädla metaller - silver, guld, palladium.
  • Ag-Cu
Silver - koppar . Bra smältegenskaper. Silver förbättrar flödet. Eutektisk legering som används för ugnslödning. Kopparrika legeringar benägna att spänningsspricka av ammoniak.
  • Ag-Zn
Silver- zink . Liknar Cu-Zn, används i smycken på grund av dess höga silverhalt så att produkten överensstämmer med kännetecken . Färgen matchar silver, och den är resistent mot ammoniakhaltiga silverrengöringsvätskor.
Koppar-zink. Allmänt, används för sammanfogning av stål och gjutjärn. Korrosionsbeständigheten är vanligtvis otillräcklig för koppar, kiselbrons, koppar-nickel och rostfritt stål. Lagom duktil. Högt ångtryck på grund av flyktig zink, olämplig för ugnslödning. Kopparrika legeringar benägna att spänningsspricka av ammoniak.
  • Ag-Cu-Zn
Silver-koppar-zink. Lägre smältpunkt än Ag-Cu för samma Ag-innehåll. Kombinerar fördelarna med Ag-Cu och Cu-Zn. Vid över 40% Zn sjunker duktiliteten och hållfastheten, så endast lägre zinklegeringar av denna typ används. Vid över 25 % zink uppträder mindre sega koppar-zink- och silver-zinkfaser. Kopparhalt över 60 % ger minskad hållfasthet och smälter över 900 °C. Silverhalt över 85 % ger minskad styrka, hög likvidus och höga kostnader. Kopparrika legeringar benägna att spänningsspricka av ammoniak. Silverrika lödningar (över 67,5 % Ag) är utmärkande och används i smycken; legeringar med lägre silverhalt används för tekniska ändamål. Legeringar med ett koppar-zinkförhållande på cirka 60:40 innehåller samma faser som mässing och matchar dess färg; de används för sammanfogning av mässing. En liten mängd nickel förbättrar styrkan och korrosionsbeständigheten och främjar vätning av karbider. Tillsats av mangan tillsammans med nickel ökar brottsegheten. Tillsats av kadmium ger Ag-Cu-Zn-Cd- legeringar med förbättrad fluiditet och vätning och lägre smältpunkt; kadmium är dock giftigt. Tillsats av tenn kan spela mestadels samma roll.
  • Cu-P
Koppar- fosfor . Används ofta för koppar och kopparlegeringar. Kräver inte flussmedel för koppar. Kan även användas med silver, volfram och molybden. Kopparrika legeringar benägna att spänningsspricka av ammoniak.
  • Ag-Cu-P
Som Cu-P, med förbättrat flöde. Bättre för större luckor. Mer duktil, bättre elektrisk ledningsförmåga. Kopparrika legeringar benägna att spänningsspricka av ammoniak.
  • Au-Ag
Guld -silver. Ädelmetaller. Används i smycken.
  • Au-Cu
Guld-koppar. Kontinuerlig serie av fasta lösningar. Vät lätt många metaller, inklusive eldfasta. Smala smältintervall, bra flytande. Används ofta i smycken. Legeringar med 40–90 % guld härdar vid kylning men förblir formbara. Nickel förbättrar duktiliteten. Silver sänker smältpunkten men försämrar korrosionsbeständigheten. För att bibehålla korrosionsbeständigheten måste guldet hållas över 60 %. Högtemperaturhållfasthet och korrosionsbeständighet kan förbättras genom ytterligare legering, t.ex. med krom, palladium, mangan och molybden. Tillsatt vanadin möjliggör vätning av keramik. Guld-koppar har lågt ångtryck.
  • Au-Ni
Guld- Nickel . Kontinuerlig serie av fasta lösningar. Bredare smältområde än Au-Cu-legeringar men bättre korrosionsbeständighet och förbättrad vätning. Legeras ofta med andra metaller för att minska andelen guld samtidigt som egenskaperna bibehålls. Koppar kan tillsättas för att minska guldandelen, krom för att kompensera för förlust av korrosionsbeständighet och bor för att förbättra vätning som försämras av krom. I allmänhet används inte mer än 35 % Ni, eftersom högre Ni/Au-förhållanden har för brett smältområde. Lågt ångtryck.
  • Au-Pd
Gold- Palladium . Förbättrad korrosionsbeständighet jämfört med Au-Cu och Au-Ni legeringar. Används för sammanfogning av superlegeringar och eldfasta metaller för högtemperaturapplikationer, t.ex. jetmotorer. Dyr. Kan ersättas med koboltbaserad lödning. Lågt ångtryck.
  • Pd
Palladium. Bra högtemperaturprestanda, hög korrosionsbeständighet (mindre än guld), hög hållfasthet (mer än guld). vanligtvis legerad med nickel, koppar eller silver. Bildar fasta lösningar med de flesta metaller, bildar inte spröda intermetaller. Lågt ångtryck.
  • Ni
Nickellegeringar, ännu fler än silverlegeringar. Hög styrka. Lägre kostnad än silverlegeringar. Bra högtemperaturprestanda, bra korrosionsbeständighet i måttligt aggressiva miljöer. Används ofta för rostfria stål och värmebeständiga legeringar. Försprödd med svavel och några metaller med lägre smältpunkt, t.ex. zink. Bor, fosfor, kisel och kol sänker smältpunkten och diffunderar snabbt till basmetaller. Detta möjliggör diffusionslödning och låter fogen användas över lödtemperaturen. Borider och fosfider bildar spröda faser. Amorfa förformar kan tillverkas genom snabb stelning.
  • Co
Koboltlegeringar . Bra korrosionsbeständighet vid hög temperatur, möjligt alternativ till Au-Pd lödningar. Låg bearbetbarhet vid låga temperaturer, förformar framställda genom snabb stelning.
  • Al-Si
Aluminium - kisel . För lödning av aluminium.
  • Aktiva legeringar
Innehåller aktiva metaller, t.ex. titan eller vanadin. Används för lödning av icke-metalliska material, t.ex. grafit eller keramik .

Elementens roll

element roll flyktighet korrosionsbeständighet kosta inkompatibilitet beskrivning
Silver strukturell, vätning flyktig dyr Förbättrar kapillärflödet, förbättrar korrosionsbeständigheten hos mindre ädla legeringar, försämrar korrosionsbeständigheten hos guld och palladium. Relativt dyrt. Högt ångtryck, problematiskt vid vakuumlödning. Blöter koppar. Blöter inte nickel och järn. Minskar smältpunkten för många legeringar, inklusive guld-koppar.
Koppar strukturell ammoniak Goda mekaniska egenskaper. Används ofta med silver. Löser upp och väter nickel. Löser något och väter järn. Kopparrika legeringar känsliga för spänningssprickor i närvaro av ammoniak.
Zink strukturell, smältande, vätning flyktig låg billig Ni Sänker smältpunkten. Används ofta med koppar. Mottaglig för korrosion. Förbättrar vätning på järnmetaller och på nickellegeringar. Kompatibel med aluminium. Hög ångspänning, producerar något giftiga ångor, kräver ventilation; mycket flyktig över 500 °C. Vid höga temperaturer kan koka och skapa tomrum. Benägen till selektiv urlakning i vissa miljöer, vilket kan orsaka ledfel. Spår av vismut och beryllium tillsammans med tenn eller zink i aluminiumbaserad hårdlödning destabiliserar oxidfilm på aluminium, vilket underlättar dess vätning. Hög affinitet till syre, främjar vätning av koppar i luft genom reduktion av kopparoxidytfilmen. Mindre sådan fördel i ugnslödning med kontrollerad atmosfär. Spröd nickel. Höga halter av zink kan resultera i en spröd legering. Benägen för korrosion på gränsytan i kontakt med rostfritt stål i våta och fuktiga miljöer. Olämplig för ugnslödning på grund av flyktighet.
Aluminium strukturell, aktiv Fe Vanlig bas för lödning av aluminium och dess legeringar. Spröder järnlegeringar.
Guld strukturell, vätning excellent Väldigt dyr Utmärkt korrosionsbeständighet. Väldigt dyr. Blöter de flesta metaller.
Palladium strukturell excellent Väldigt dyr Utmärkt korrosionsbeständighet, dock mindre än guld. Högre mekanisk styrka än guld. Bra högtemperaturhållfasthet. Mycket dyrt, men mindre än guld. Gör fogen mindre benägen att misslyckas på grund av intergranulär penetration vid hårdlödning av legeringar av nickel, molybden eller volfram. Ökar högtemperaturhållfastheten hos guldbaserade legeringar. Förbättrar högtemperaturhållfasthet och korrosionsbeständighet hos guld-kopparlegeringar. Bildar fasta lösningar med de flesta tekniska metaller, bildar inte spröda intermetaller. Hög oxidationsbeständighet vid höga temperaturer, speciellt Pd-Ni-legeringar.
Kadmium strukturell, vätning, smältning flyktig toxisk Sänker smältpunkten, förbättrar fluiditeten. Toxisk. Producerar giftiga ångor, kräver ventilation. Hög affinitet till syre, främjar vätning av koppar i luft genom reduktion av kopparoxidytfilmen. Mindre sådan fördel i ugnslödning med kontrollerad atmosfär. Tillåter att minska silverhalten i Ag-Cu-Zn-legeringar. Ersatt av tenn i modernare legeringar. I EU sedan december 2011 endast tillåten för flyg- och militär användning.
Leda strukturell, smältande Sänker smältpunkten. Toxisk. Producerar giftiga ångor, kräver ventilation.
Tenn strukturell, smältande, vätning Sänker smältpunkten, förbättrar fluiditeten. Bredar smältområdet. Kan användas med koppar, med vilken den bildar brons . Förbättrar vätning av många svårvätta metaller, t.ex. rostfritt stål och volframkarbid . Spår av vismut och beryllium tillsammans med tenn eller zink i aluminiumbaserad hårdlödning destabiliserar oxidfilm på aluminium, vilket underlättar dess vätning. Låg löslighet i zink, vilket begränsar dess innehåll i zinkhaltiga legeringar.
Vismut spårtillsats Sänker smältpunkten. Kan störa ytoxider. Spår av vismut och beryllium tillsammans med tenn eller zink i aluminiumbaserad hårdlödning destabiliserar oxidfilm på aluminium, vilket underlättar dess vätning.
Beryllium spårtillsats toxisk Spår av vismut och beryllium tillsammans med tenn eller zink i aluminiumbaserad hårdlödning destabiliserar oxidfilm på aluminium, vilket underlättar dess vätning.
Nickel strukturell, vätning hög Zn, S Stark, korrosionsbeständig. Hämmar flödet av smältan. Tillsats till guld-kopparlegeringar förbättrar duktiliteten och motståndet mot krypning vid höga temperaturer. Tillsats till silver möjliggör vätning av silver-volframlegeringar och förbättrar bindningsstyrkan. Förbättrar vätning av kopparbaserad lödning. Förbättrar duktiliteten hos guld-kopparlödningar. Förbättrar de mekaniska egenskaperna och korrosionsbeständigheten hos silver-koppar-zink lödningar. Nickelhalten uppväger sprödhet som induceras av diffusion av aluminium vid hårdlödning av aluminiumhaltiga legeringar, t.ex. aluminiumbrons. I vissa legeringar ökar de mekaniska egenskaperna och korrosionsbeständigheten, genom en kombination av fast lösningsförstärkning, kornförfining och segregering på filéytan och i korngränserna, där den bildar ett korrosionsbeständigt skikt. Omfattande mellanlöslighet med järn, krom, mangan och andra; kan allvarligt erodera sådana legeringar. Försprödd av zink, många andra lågsmältande metaller och svavel.
Krom strukturell hög Korrosionsbeständig. Ökar korrosionsbeständigheten vid hög temperatur och styrkan hos guldbaserade legeringar. Tillsatt till koppar och nickel för att öka korrosionsbeständigheten hos dem och deras legeringar. Väter oxider, karbider och grafit; ofta en viktig legeringskomponent för högtemperaturlödning av sådana material. Försämrar vätning av guld-nickellegeringar, vilket kan kompenseras genom tillsats av bor.
Mangan strukturell flyktig Bra billig Högt ångtryck, olämplig för vakuumlödning. I guldbaserade legeringar ökar duktiliteten. Ökar korrosionsbeständigheten hos koppar och nickellegeringar. Förbättrar högtemperaturhållfasthet och korrosionsbeständighet hos guld-kopparlegeringar. Högre manganhalt kan förvärra tendensen till vätska. Mangan i vissa legeringar kan tendera att orsaka porositet i filéer. Tenderar att reagera med grafitformar och jiggar. Oxiderar lätt, kräver flux. Sänker smältpunkten för lödningar med hög kopparhalt. Förbättrar de mekaniska egenskaperna och korrosionsbeständigheten hos silver-koppar-zink lödningar. Billigt, till och med billigare än zink. En del av Cu-Zn-Mn-systemet är sprött, vissa förhållanden kan inte användas. I vissa legeringar ökar de mekaniska egenskaperna och korrosionsbeständigheten, genom en kombination av fast lösningsförstärkning, kornförfining och segregering på filéytan och i korngränserna, där den bildar ett korrosionsbeständigt skikt. Underlättar vätning av gjutjärn på grund av dess förmåga att lösa upp kol. Förbättrar förhållandena för hårdlödning av hårdmetaller.
Molybden strukturell Bra Ökar korrosion vid hög temperatur och styrka hos guldbaserade legeringar. Ökar duktiliteten hos guldbaserade legeringar, främjar deras vätning av eldfasta material, nämligen karbider och grafit. När det finns i legeringar som sammanfogas, kan det destabilisera ytoxidskiktet (genom att oxidera och sedan förflyktiga) och underlätta vätning.
Kobolt strukturell Bra Goda högtemperaturegenskaper och korrosionsbeständighet. I nukleära tillämpningar kan absorbera neutroner och bygga upp kobolt-60 , en potent gammastrålningssändare .
Magnesium flyktig O 2 getter flyktig Tillsats till aluminium gör legeringen lämplig för vakuumlödning. Flyktiga, men mindre än zink. Förångning främjar vätning genom att ta bort oxider från ytan, ångor fungerar som getter för syre i ugnsatmosfären.
Indium smältning, vätning dyr Sänker smältpunkten. Förbättrar vätning av järnlegeringar med koppar-silverlegeringar. Lämplig för sammanfogning av delar som senare kommer att beläggas med titannitrid .
Kol smältande Sänker smältpunkten. Kan bilda karbider . Kan diffundera till basmetallen, vilket resulterar i högre omsmältningstemperatur, vilket potentiellt möjliggör steglödning med samma legering. Vid över 0,1% försämras korrosionsbeständigheten hos nickellegeringar. Spårmängder som finns i rostfritt stål kan underlätta reduktion av ytkrom(III)oxid i vakuum och möjliggöra flussmedelsfri lödning. Diffusion bort från hårdlodet ökar dess återsmältningstemperatur; utnyttjas vid diffusionslödning.
Kisel smältning, vätning Ni Sänker smältpunkten. Kan bilda silicider . Förbättrar vätning av kopparbaserad lödning. Främjar flöde. Orsakar intergranulär försprödning av nickellegeringar. Diffunderar snabbt in i basmetallerna. Diffusion bort från hårdlodet ökar dess återsmältningstemperatur; utnyttjas vid diffusionslödning.
Germanium strukturell, smältande dyr Sänker smältpunkten. Dyr. För speciella applikationer. Kan skapa spröda faser.
Bor smältning, vätning Ni Sänker smältpunkten. Kan bilda hårda och spröda borider . Olämplig för kärnreaktorer, eftersom bor är en potent neutronabsorbator och därför fungerar som ett neutrongift . Snabb diffusion till basmetallerna. Kan diffundera till basmetallen, vilket resulterar i högre omsmältningstemperatur, vilket potentiellt möjliggör steglödning med samma legering. Kan erodera vissa basmaterial eller penetrera mellan korngränser av många värmebeständiga strukturella legeringar, vilket försämrar deras mekaniska egenskaper. Orsakar intergranulär försprödning av nickellegeringar. Förbättrar vätning av/av vissa legeringar, kan läggas till Au-Ni-Cr-legering för att kompensera för vätningsförluster genom tillsats av krom. I låga koncentrationer förbättrar vätningen och sänker smältpunkten för nickellödningar. Diffunderar snabbt till basmaterial, kan sänka deras smältpunkt; speciellt ett problem vid hårdlödning av tunna material. Diffusion bort från hårdlodet ökar dess återsmältningstemperatur; utnyttjas vid diffusionslödning.
Mischmetal spårtillsats i en mängd av cirka 0,08 %, kan användas för att ersätta bor där bor skulle ha skadliga effekter.
Cerium spårtillsats i spårmängder, förbättrar flytbarheten av lödningar. Särskilt användbar för legeringar av fyra eller fler komponenter, där de andra tillsatserna äventyrar flöde och spridning.
Strontium spårtillsats i spårmängder förfinar kornstrukturen hos aluminiumbaserade legeringar.
Fosfor deoxidationsmedel H2S Ni , , SO2 , Fe, Co Sänker smältpunkten. Desoxidationsmedel, sönderdelar kopparoxid; fosforhaltiga legeringar kan användas på koppar utan flussmedel. Bryter inte ner zinkoxid, så flussmedel behövs för mässing. Bildar spröda fosfider med vissa metaller, t.ex. nickel (Ni 3 P) och järn, fosforlegeringar olämpliga för hårdlödning av legeringar som innehåller järn, nickel eller kobolt i mängder över 3 %. Fosfiderna segregerar vid korngränserna och orsakar intergranulär försprödning. (Ibland önskas faktiskt den spröda fogen. Fragmenteringsgranater kan lödas med fosforhaltig legering för att producera fogar som lätt splittras vid detonation.) Undvik i miljöer med närvaro av svaveldioxid (t.ex. pappersbruk) och vätesulfid (t.ex. avlopp, eller nära vulkaner); den fosforrika fasen korroderar snabbt i närvaro av svavel och fogen går sönder. Fosfor kan också vara närvarande som en förorening som införs från t.ex. elektroplätering. I låga koncentrationer förbättrar vätningen och sänker smältpunkten för nickellödningar. Diffusion bort från hårdlodet ökar dess återsmältningstemperatur; utnyttjas vid diffusionslödning.
Litium deoxidationsmedel Desoxidationsmedel. Eliminerar behovet av flussmedel med vissa material. Litiumoxid som bildas genom reaktion med ytoxiderna förskjuts lätt av smält lödlegering.
Titan strukturell, aktiv Mest använda aktiv metall. Få procent tillsatta Ag-Cu-legeringar underlättar vätning av keramik, t.ex. kiselnitrid . De flesta metaller, utom få (nämligen silver, koppar och guld), bildar spröda faser med titan. Vid hårdlödning av keramer, liksom andra aktiva metaller, reagerar titan med dem och bildar ett komplext lager på deras yta, som i sin tur är vätbart av silver-kopparlödningen. Väter oxider, karbider och grafit; ofta en viktig legeringskomponent för högtemperaturlödning av sådana material.
Zirkonium strukturell, aktiv Väter oxider, karbider och grafit; ofta en viktig legeringskomponent för högtemperaturlödning av sådana material.
Hafnium aktiva
Vanadin strukturell, aktiv Främjar vätning av aluminiumoxidkeramik med guldbaserade legeringar.
Svavel förorening Kompromissar integriteten hos nickellegeringar. Kan komma in i fogarna från rester av smörjmedel, fett eller färg. Bildar spröd nickelsulfid (Ni 3 S 2 ) som segregerar vid korngränserna och orsakar intergranulär misslyckande.

Vissa tillsatser och föroreningar verkar på mycket låga nivåer. Både positiva och negativa effekter kan observeras. Strontium vid nivåer av 0,01% förfinar kornstrukturen av aluminium. Beryllium och vismut på liknande nivåer hjälper till att störa passiveringsskiktet av aluminiumoxid och främja vätning. Kol vid 0,1 % försämrar korrosionsbeständigheten hos nickellegeringar. Aluminium kan spröda mjukt stål vid 0,001 %, fosfor vid 0,01 %.

I vissa fall, speciellt för vakuumlödning, används högrena metaller och legeringar. 99,99 % och 99,999 % renhetsnivåer är tillgängliga kommersiellt.

Försiktighet måste iakttas för att inte införa skadliga föroreningar från fogkontamination eller genom upplösning av basmetallerna under hårdlödning.

Smältbeteende

Legeringar med större spännvidd av solidus/liquidus-temperaturer tenderar att smälta genom ett "grötigt" tillstånd, under vilket legeringen är en blandning av fast och flytande material. Vissa legeringar uppvisar en tendens till flytning , separation av vätskan från den fasta delen; för dessa måste uppvärmningen genom smältområdet vara tillräckligt snabb för att undvika denna effekt. Vissa legeringar uppvisar utökat plastiskt område, när endast en liten del av legeringen är flytande och det mesta av materialet smälter vid det övre temperaturområdet; dessa är lämpliga för att överbrygga stora luckor och för att forma filéer. Högflytande legeringar är lämpliga för att tränga djupt in i smala hål och för att löda täta fogar med snäva toleranser men är inte lämpliga för att fylla större hål. Legeringar med bredare smältområde är mindre känsliga för ojämna spelrum.

När hårdlödningstemperaturen är lämpligt hög kan hårdlödning och värmebehandling utföras i en enda operation samtidigt.

Eutektiska legeringar smälter vid enstaka temperaturer, utan grötig region. Eutektiska legeringar har överlägsen spridning; icke-eutektika i den mosiga regionen har hög viskositet och angriper samtidigt basmetallen, med motsvarande lägre spridningskraft. Fin kornstorlek ger eutektiken både ökad styrka och ökad formbarhet. Mycket noggrann smälttemperatur gör att sammanfogningsprocessen endast kan utföras något över legeringens smältpunkt. Vid stelning finns det inget grötigt tillstånd där legeringen verkar solid men inte är det ännu; risken att störa fogen genom manipulation i sådant tillstånd minskar (förutsatt att legeringen inte väsentligt förändrade sina egenskaper genom att lösa upp basmetallen). Eutektiskt beteende är särskilt fördelaktigt för lödningar .

Metaller med finkornig struktur före smältning ger överlägsen vätning till metaller med stora korn. Legeringstillsatser (t.ex. strontium till aluminium) kan tillsättas för att förfina kornstrukturen, och förformarna eller folierna kan framställas genom snabb härdning. Mycket snabb släckning kan ge amorf metallstruktur, som har ytterligare fördelar.

Interaktion med basmetaller

Lödning vid Gary Tubular Steel Plant, 1943

För framgångsrik vätning måste basmetallen vara åtminstone delvis löslig i åtminstone en komponent av hårdlödningslegeringen. Den smälta legeringen tenderar därför att attackera basmetallen och lösa upp den, vilket ändrar dess sammansättning något under processen. Sammansättningsförändringen återspeglas i förändringen av legeringens smältpunkt och motsvarande förändring av fluiditet. Till exempel löser vissa legeringar både silver och koppar; löst silver sänker deras smältpunkt och ökar flytbarheten, koppar har motsatt effekt.

Smältpunktsförändringen kan utnyttjas. Eftersom återsmältningstemperaturen kan höjas genom att berika legeringen med löst basmetall, kan steglödning med samma hårdlödning vara möjlig.

Legeringar som inte nämnvärt angriper basmetallerna är mer lämpade för lödning av tunna sektioner.

Icke-homogen mikrostruktur av hårdlodet kan orsaka ojämn smältning och lokaliserade erosioner av basmetallen. [ citat behövs ]

Vätning av basmetaller kan förbättras genom att tillsätta en lämplig metall till legeringen. Tenn underlättar vätning av järn, nickel och många andra legeringar. Koppar väter järnmetaller som silver inte angriper, koppar-silverlegeringar kan därför löda stål som silver ensamt inte väter. Zink förbättrar vätning av järnhaltiga metaller, även indium. Aluminium förbättrar vätning av aluminiumlegeringar. För vätning av keramer kan reaktiva metaller som kan bilda kemiska föreningar med keramen (t.ex. titan, vanadin, zirkonium...) läggas till hårdlodet.

Upplösning av basmetaller kan orsaka skadliga förändringar i hårdlödningslegeringen. Till exempel kan aluminium löst från aluminiumbrons göra lödningen spröd; tillsats av nickel till hårdlodet kan kompensera detta. [ citat behövs ]

Effekten fungerar åt båda hållen; det kan förekomma skadliga interaktioner mellan hårdlödningslegeringen och basmetallen. Närvaro av fosfor i hårdlödningslegeringen leder till bildning av spröda fosfider av järn och nickel, fosforhaltiga legeringar är därför olämpliga för hårdlödning av nickel och järnlegeringar. Bor tenderar att diffundera in i basmetallerna, särskilt längs korngränserna, och kan bilda spröda borider. Kol kan påverka vissa stål negativt. [ citat behövs ]

Försiktighet måste iakttas för att undvika galvanisk korrosion mellan hårdlödningen och basmetallen, och särskilt mellan olika basmetaller som löds samman. Bildning av spröda intermetalliska föreningar på legeringsgränsytan kan orsaka fogfel. Detta diskuteras mer ingående med lödningar .

De potentiellt skadliga faserna kan fördelas jämnt genom legeringens volym, eller koncentreras på gränssnittet mellan hårdlödning och bas. Ett tjockt lager av interfacial intermetallics anses vanligtvis vara skadligt på grund av dess vanligtvis låga brottseghet och andra undermåttiga mekaniska egenskaper. I vissa situationer, t.ex. att fästa munstycken, spelar det dock inte så stor roll eftersom kiselchips vanligtvis inte utsätts för mekaniskt missbruk.

Vid vätning kan lödningar frigöra element från basmetallen. Till exempel väter aluminium-kisellödning kiselnitrid, dissocierar ytan så att den kan reagera med kisel och frigör kväve, vilket kan skapa tomrum längs foggränsytan och minska dess styrka. Titanhaltig nickel-guldlödning väter kiselnitrid och reagerar med dess yta, bildar titannitrid och frigör kisel; kisel bildar sedan spröda nickelsilicider och eutektisk guld-kiselfas; den resulterande fogen är svag och smälter vid mycket lägre temperatur än vad som kan förväntas.

Metaller kan diffundera från en baslegering till den andra, vilket orsakar sprödhet eller korrosion. Ett exempel är diffusion av aluminium från aluminiumbrons till en järnlegering vid sammanfogning av dessa. En diffusionsbarriär, t.ex. ett kopparskikt (t.ex. i en trimetremsa), kan användas.

Ett offerlager av en ädelmetall kan användas på basmetallen som en syrebarriär, vilket förhindrar bildning av oxider och underlättar flusslös hårdlödning. Vid hårdlödning löses ädelmetallskiktet i tillsatsmetallen. Koppar- eller nickelplätering av rostfritt stål fyller samma funktion.

Vid lödning av koppar kan en reducerande atmosfär (eller till och med en reducerande låga) reagera med syreresterna i metallen, som finns närvarande som koppar(II)oxidinneslutningar , och orsaka väteförsprödning . Vätet som finns i lågan eller atmosfären vid hög temperatur reagerar med oxiden, vilket ger metallisk koppar och vattenånga, ånga. Ångbubblorna utövar högt tryck i metallstrukturen, vilket leder till sprickor och fogporositet. Syrefri koppar är inte känslig för denna effekt, men de mest lättillgängliga kvaliteterna, t.ex. elektrolytisk koppar eller koppar med hög ledningsförmåga, är det. Den spröda fogen kan då misslyckas katastrofalt utan några tidigare tecken på deformation eller försämring.

Prestera

En hårdlödningsförform är en högkvalitativ, precisionsmetallstansning som används för en mängd olika sammanfogningsapplikationer vid tillverkning av elektroniska enheter och system. Typiska användningar av lödningsförformar inkluderar anslutning av elektroniska kretsar, förpackning av elektroniska anordningar, tillhandahållande av god termisk och elektrisk ledningsförmåga och tillhandahållande av ett gränssnitt för elektroniska anslutningar. Fyrkantiga, rektangulära och skivformade hårdlödningsförformar används vanligtvis för att fästa elektroniska komponenter som innehåller kiselformar på ett substrat såsom ett tryckt kretskort .

Rektangulära ramformade förformar krävs ofta för konstruktion av elektroniska förpackningar, medan brickformade hårdlödningsförformar vanligtvis används för att fästa ledningstrådar och hermetiska genomföringar till elektroniska kretsar och förpackningar. Vissa preforms används också i dioder , likriktare , optoelektroniska enheter och komponenter förpackningar.

•Skillnaden mellan lödning och lödning

Lödning innebär sammanfogning av material med en tillsatsmetall som smälter under ~450 °C. Det kräver i allmänhet en relativt fin och likformig ytfinish mellan fasytorna. Lödförbanden tenderar att vara svagare på grund av den lägre hållfastheten hos lödmaterialen.

Hårdlödning använder tillsatsmaterial med en smälttemperatur över ~450 °C. Ytfinish tenderar att vara mindre kritisk och lödfogarna tenderar att vara starkare.

Se även

Bibliografi

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Brazing&oldid=1136257233 "