钎焊材料行业概述及技术水平、特点
思瀚产业研究院 亚通新材    2023-09-20

1、钎焊材料概述

（1）钎焊概述

焊接是一种精确、可靠、低成本和高技术连接材料的方法，它可使分离的工件（同种或异种）产生原子（分子）间结合，实现工件之间永久性的连接，被誉为“工业万能胶”，是制造业的重要加工手段。按照工艺不同，焊接方法一般可分为熔焊、压焊和钎焊三大类。

区别于熔焊、压焊，钎焊工艺加热温度低，接头光滑平整，组织和机械性能变化小，工件尺寸精确，特别有利于异种金属、金属与非金属之间的精密连接，广泛应用于航天、航空、原子能、仪表、电子等工业部门。

（2）钎焊材料概述

钎焊所使用的焊接材料为钎焊材料。除传统的连接功能外，钎焊材料还具有密封性、导电性、导热性、耐热性、耐腐蚀性、耐磨损性、润滑性等一项或几项特殊功能要求。钎焊材料包括钎料和钎剂：钎料是指钎焊时使用的有色金属焊料，用来形成焊缝的填充材料；钎剂是指钎焊时使用的助焊剂，作用是去除母材及钎料表面的氧化物，保护母材和钎料。

钎料自身的性能及其与母材间的相互作用在很大程度上决定了钎焊接头的性能，因此钎焊接头的质量主要取决于钎料。此外，处于经济性的考虑，钎料在满足工艺性能和使用性能的前提下，尽量少用或不用稀有金属和贵金属以降低生产成本。

按合金体系中的基体元素或重要元素来划分，钎料包括锡基钎料、银钎料、铜基钎料、铝基钎料、镍基钎料、锰基钎料及贵金属钎料等。

按钎料熔化温度范围，钎料可分为软钎料和硬钎料：熔化温度低于 450℃的钎料称为软钎料，熔化温度高于 450℃的钎料称为硬钎料。其中，硬钎料可根据钎焊温度范围进一步细分：钎焊温度高于 900℃的钎料称为高温硬钎料，低于 900℃的为中温硬钎料。

钎料根据钎焊工艺要求制成不同的形状和规格，形状包括丝状、条状、环状、片状、带状、箔形、粉末、膏状以及其他特殊形状等。其中，膏状钎料通常是由粉状钎料和钎料载体（钎剂、溶剂、活化剂、调节变特性的介质等）组成。

2、钎焊材料行业的技术水平及特点

（1）钎焊材料行业的技术水平及特点

总体上看，我国钎料生产企业数量和产量均居全球第一，部分钎料产品已经在工艺制造水平上达到了国际领先水平，但是低端产品产能过剩，而面向先进制造业的高端钎料产品产能不足，无法满足国内制造业快速发展的需求。我国钎料领域尚未实现行业整合，生产企业普遍规模较小，生产工艺落后、研发能力弱，与工业发达国家依然存在显著的差距，具体表现如下：

产品体系方面：工业发达国家钎料产品体系比较健全，而国内在用于重点工程和重大装备制造的高端钎料产品方面产品体系不完善，高温钎料、活性钎料、自动钎焊用钎料、复合钎料、膏状钎料等绿色、洁净、高效钎料产能不足，在很大程度上依赖进口。

制造技术和产品质量方面：国内钎料的熔炼与加工技术较落后，产品整体上存在钎料化学成分不稳定、杂质和气体含量高、尺寸超标、表面质量差等问题。

产品技术标准方面：发达国家技术标准比较完善，且标准执行情况较好，厂家实际采用的企业技术标准一般高于国家标准；国内技术标准低且不统一，标准执行力度不够，造成产品质量偏低且稳定性差、产品规格不统一。

产业发展方面：国内企业比较分散，产业大而企业不强，以企业为主体的创新体系不完善，企业在自我培育先进技术、制度和理念方面有一定的局限性，产业国际化程度低，全球化经营能力不足。

（2）部分钎焊材料的技术水平及特点

①电子及半导体钎料

A、半导体活性钎料

过渡族金属（如 Ti、Zr、Nb 等）具有强化学活性，对氧化物、硅酸盐等有较大的亲和力，可通过化学反应在陶瓷表面形成反应层。活性钎料因加入了这类活性金属，在液态下极易与陶瓷发生化学反应而形成陶瓷与金属的连接。

活性钎料通常以 Ti 作为活性元素，可适用于钎焊氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷以及各种无机介质材料。

B、电子级锡焊料

锡基钎料系应用最为广泛的软钎料，具有熔点低、储量丰富、性能优良的优势，适用于铜、铜合金、碳钢、镀锡板、镀锌板、不锈钢等材料的软钎焊，是电子信息产品中芯片功能实现的桥梁和纽带。锡基钎料在使用过程中承担力、热、电三重互连的作用，不仅要求具有高的导电、导热性、优异的力学性能和使用可靠性，而且对材料的熔化温度、形态尺寸都有严苛的要求。

近年来，由于铅污染和铅中毒已成为污染环境、危害人类健康的重要问题，世界各国纷纷通过立法限制铅在软钎料中的使用，因此无铅钎料得以迅速发展，并逐步演变成无铅无卤素钎料。新的环保要求除了要去除铅，还要求采用与无铅配套的新助焊剂体系，技术门槛进一步提高。我国无铅钎料的规模化生产始于21 世纪初，起步较晚，但发展迅速。虽然无铅钎料已成为电子封装中的常用钎料，但其综合性能仍不及锡铅钎料。

②绿色环保硬钎料

A、铜基钎料

铜基钎料广泛用于铜及铜合金、钢、硬质合金等材料的钎焊，整体市场需求大，形态种类较多，除常规的丝、条、带等形状外，还有环状、粉状、膏状、药芯、药皮、预成形等形状。

B、银基钎料

银基钎料适用范围广，是应用最广泛和种类最多的一类硬钎料，主要系银基钎料熔点不高，润湿性好，并具有良好的强度、塑性、导热性、导电性和耐蚀性，广泛用于钎焊低碳钢、结构钢、不锈钢、高温合金、铜及铜合金、可伐合金、难熔金属等。其形状有丝状、片状、环状、箔带状、膏状、预成形、三明治焊片、药芯焊丝等形态。银基钎料中会添加铜、锌、镉和锡等合金元素，其中铜是最主要的，主要系添加铜可降低熔化温度，且不会产生脆性相。

C、轻量化铝基钎料

低成本、轻量化的趋势下，铝及其合金凭借密度小，热导率和电导率高的优势，其在制冷、汽车等多个领域代替铜的趋势不断推进。铝基钎料主要用于钎焊铝及铝合金。随着近年来汽车、航空航天、轨道交通、空调制冷等行业的快速发展，以及铝代铜的趋势下，铝基钎料的使用需求在不断增加，如翅片式散热器、铝合金蜂窝板、空调制冷的铜/铝钎焊等均需要大量的铝基钎料。

③其他钎焊粉等

市场目前生产的其他钎焊粉主要为镍基钎焊粉，系高温硬钎料，一般通过添加硼、硅、磷等元素来降低其熔点，具有优良的耐蚀性能和耐热性能，适用于在较高温度下工作的工件的钎焊，可用于铜、镍、钴、不锈钢和金刚石等的钎焊，在喷气发动机、火箭、化工设备、核反应堆、废气再循环冷却器、热交换器、燃油系统等领域广泛应用。镍基钎料通常为焊膏方式提供，也有一些用快速凝固的方法制成非晶箔带，以满足不同产品的钎焊要求。