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(guò)加熱到450℃以上進(jìn)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(qiáng)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(gè)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(gè)方面合理的運(yùn)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(diǎn)低的金屬材料做釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的焊接方法。具體過(guò)程如下：

1.1 潤(rùn)濕：在焊接過(guò)程中，釬劑首先熔化并潤(rùn)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(rùn)濕。潤(rùn)濕又通過(guò)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(kuò)散：液體釬料在高溫潤(rùn)濕同時(shí)，向接觸的母材進(jìn)行擴(kuò)散。包括表面擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散、晶內(nèi)擴(kuò)散、晶格擴(kuò)散、選擇擴(kuò)散和反向擴(kuò)散等多種擴(kuò)散形式。

1.3 合金化：經(jīng)過(guò)擴(kuò)散，焊縫釬料合金成分有所改變，當(dāng)溫度降低達(dá)到焊縫合金液相線以下時(shí)，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(zhǎng)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(lái)。釬料應(yīng)滿足下列要求：

2.1.1 熔點(diǎn)：釬料熔點(diǎn)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(diǎn)的釬料。從合金相圖的角度，釬料應(yīng)該選擇相圖共晶點(diǎn)或共晶點(diǎn)附近成分的合金，這樣的合金熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，填充能力強(qiáng)，最后獲得的組織晶粒細(xì)小，有很高的強(qiáng)度、塑性，韌性好。

2.1.2 顏色：釬料在性能相近的情況下，通過(guò)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(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的成分偏析及液崩現(xiàn)象。當(dāng)釬焊貴金屬時(shí)，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(dòng)性、潤(rùn)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(lái)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(guò)多的氧化物和沉渣，冷卻后沒(méi)有過(guò)多的氣孔、縮孔和變色現(xiàn)象，焊接過(guò)程中不能產(chǎn)生過(guò)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(diǎn)在780-950℃，它可通過(guò)改變銀和銅的比例調(diào)節(jié)其外觀顏色，滿足釬焊對(duì)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(duì)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(diǎn)和強(qiáng)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(dòng)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(dòng)性好而且韌性比銅磷釬料好。

3 釬劑

釬劑是在焊接過(guò)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(hù)表面加熱時(shí)不被氧化，改善釬料對(duì)母材表面的潤(rùn)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(wú)色晶體，在空氣中風(fēng)化，加熱至400-500℃可脫水成無(wú)水四硼酸鈉，在878℃時(shí)熔化為玻璃狀物。因?yàn)槿廴诘呐鹕爸泻兴嵝匝趸顱2O3，金屬焊接過(guò)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(diǎn)和最低活性溫度要低于釬料熔點(diǎn)，并有較寬的活性溫度范圍，良好的潤(rùn)濕性和流動(dòng)性。

3.2.2 釬劑在整個(gè)釬焊溫度范圍內(nèi)，各組分保持相對(duì)的化學(xué)活性和除雜能力，不應(yīng)過(guò)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(rùn)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(hù)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?jiān)鼘?duì)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(duì)所造成的毒害應(yīng)注明防護(hù)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(wú)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(kāi)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(shí)，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(xiàng)

4.2.1 釬劑的用法：在金屬飾品制作過(guò)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(zhǔn)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(wú)厚氧化層、污垢，沒(méi)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(guò)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(yùn)動(dòng)的原理，液體釬料將向溫度高的方向流動(dòng)，不會(huì)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(guò)少焊縫填充不滿，釬料過(guò)多還要對(duì)其進(jìn)行修銼，增大工作量和金屬飾品的材料損耗。當(dāng)同一件飾品上有多個(gè)焊點(diǎn)時(shí)，要用不同溫度的釬料，本著先低溫后高溫的原則。

結(jié)語(yǔ)

金屬飾品釬焊是個(gè)復(fù)雜的過(guò)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(diǎn)，選擇合適的釬料，保證飾品焊接后達(dá)到顏色一致、金屬（尤其貴金屬）含量相近、強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。

[1]戴恩泰，李寶綿，谷云燕.特種工藝學(xué)[M].沈陽(yáng)黃金學(xué)院，1994.

[2]韓文鵬，李寶綿.貴金屬材料學(xué)[M].沈陽(yáng)黃金學(xué)院，1994.

[3]劉道榮，王玉民.珠寶飾品鑲嵌學(xué)[M].天津社會(huì)科學(xué)出版社，1998.

[4]賈正坤.金銀技術(shù)監(jiān)督手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版，2001.

[5]鄒寧馨，伏永和，高偉.現(xiàn)代飾品工藝與設(shè)計(jì)[M].中國(guó)紡織出版社，2007.