金屬飾品釬焊工藝的研究

范 澤

（遼寧地質工程職業學院，遼寧 丹東118008）

前言

釬焊是金屬飾品生產中常用的焊接方法，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，釬料、釬劑是物質基礎，焊接是操作基礎。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，利用液態釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現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生引力作用的距離，發生潤濕。潤濕又通過母材表面的微痕產生的毛吸作用，鋪展潤濕，在液態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，通過調節合金中的成分，使顏色發生改變。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，焊接過程中不會產生嚴重的成分偏析及液崩現象。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 釬料融化狀態下不能產生過多的氧化物和沉渣，冷卻后沒有過多的氣孔、縮孔和變色現象，焊接過程中不能產生過多的有毒物質。

2.2 金屬飾品釬焊常用的釬料

2.2.1 金合金釬料：主要應用金基釬料，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節其外觀顏色，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，將氧化物的雜質溶解并浮出表面。

3.1 金屬飾品釬焊常用的釬劑

硼砂：化學式 Na2B4O5(OH)4·8H2O，硼砂是無色晶體，在空氣中風化，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，各組分保持相對的化學活性和除雜能力，不應過早失效。

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小，焊后容易去除。

3.2.6 釬劑揮發物毒性要小，對所造成的毒害應注明防護措施。

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、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，焊縫處出現白而發亮的線條，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。其次焊縫要結合緊密，這樣在焊接過程中能保證焊件焊口兩側溫度相同，液態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溫度相同，否則依據布朗運動的原理，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。

結語

金屬飾品釬焊是個復雜的過程，熟練的操作技術是關鍵，釬料和釬劑的選擇是保證焊接成功前提。因此，要根據不同種類、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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