[科目] 化学
[年级]
[文件] str281.doc
[标题] 金属的“婚姻介绍所”
[关键词] 钎焊/金属
[内容]
金属的“婚姻介绍所”
在我们的生活中，有着许多的家庭是通过一个善于察颜观色的“月老”或“红娘”的撮合而建立起来的。有时候，在金属之间也需要有这样的类似于婚姻介绍所的“红娘”的“牵线搭桥”才能结合在一起。
日常生活中，如果电器出了毛病，并且需要焊接时，常常会遇到焊锡不容易挂上的情况。尤其是焊铝制品和不锈钢时，焊锡往往形成一个沾不上的圆球，非常难焊。两者不“结合”怎么办？
要回答这样一个问题，找到解决的办法，这得先让我们来分析分析它们产生的原因。
原来，就像我们前面已知道的铝制品的表面一般都有一层极为细密匀称的氧化铝保护膜（AI2O3），其它的如不锈钢是一种含有镍等金属的合金。正因为金属表面有着氧化膜，所以常常阻碍了两者的“结合”。也正是由于铜的表面没有这种牢固的氧化物，所以铜就比较容易焊接，因此在电器中许多导体就是由铜来担当的。
当我们想要钎焊某种金属时，如果所用的焊料能与金属牢固地粘合在一起，就可以认为在焊料与金属之间产生了牢固的固溶体或是金属间的化合物，并形成了很强的金属键。但是当金属的表面存在有氧化物时，这种氧化物会妨碍焊料与金属铝间的键合，即氧化物（AI2O3）与Sn－Pb合金之间只能是一种异相结合，主要形成结合力很弱的范德华键，因此看到的现象是焊料不能很好地附着在金属上。当然引起这种现象的还有其它更为复杂的原因。
从前，锡焊师傅在焊桶或锅时，一般要使用盐酸水溶液（其中溶有锌），这时使人看起来，钎焊是很简单的。但是也给人们带来一个这样的疑问，“为什么一定要用盐酸，盐酸起着什么样的作用？”现在我们知道了，盐酸和通常钎焊时所用焊锡膏作用相同。钎焊时把它们总称为焊剂或助熔剂，通常由于焊料和焊件的不同它们也会改变，你看，这些焊剂和助熔剂像不像使金属之间“结合”的红娘呢！但是，锌的盐酸水溶液或焊锡膏等焊剂，如果使用方法不当，焊接得也不会结实。然而，只要能选择焊剂，即“红娘”，即使是铝也能钎焊。因此了解焊剂的作用，将是我们理解金属间“结合”的关键。
焊剂的作用大致有以下几点：
（i）通过化学反应除掉焊件（要焊接的金属）表面的氧化膜，形成清洁的金属表面。
（ii）和焊料发生某种化学反应，促进焊料在金属表面润湿（扩展力）。 （iii）完成（i）和（ii）的作用后，不直接参与金属一焊料间的结合而退出“反应”。
用于钎焊的金属焊件以铜为最多。常用的焊剂有有机酸（硬脂酸等）、有机铰盐（盐酸苯胺）、无机酸与盐（盐酸一氯化锌）。
在钎焊铝制品时，可以使用氟硼酸和氟化钠等含氟化合物作为焊剂，因为这类物质具有除去牢固地附在金属表面上的氧化物的能力。如果这时选用的焊料也是含锌的“铝用焊料”，这样不但它能和铝发生反应，而且能牢牢地钎焊上去。因此，只要焊料在金属板上扩展的越大，钎焊的效果也就越好。下面我们就紧接着来谈谈对扩展[促进（ii）中的润湿]起支配作用的焊剂在钎焊时所起的重要作用。
当我们在空气中加热放于铜板上的一定量焊料时，焊料就熔化成圆球状。这时如果使用了焊剂（硬脂酸），那么就可以看到呈圆球状的焊料在铜板上扩展开来。
仔细地观察这种扩散现象，我们就可以看到在铜板上焊剂、铜和空气三者
Cu(O C C17H35)2|| 互相接触的地方，生成了绿色的化合物它向熔化的焊料扩
O
散，与焊料接触后，就变成无色透明状，同时焊料在铜板上被润湿。
焊料与硬脂酸铜之间的反应，是按前面所说的三步程序进行的。只有当两者发生反应时，才能增大润湿面积，而润湿的加速又有利于反应的进行：
Cu(O C C17H35)2熔融的Sn-Pb合金 (1)
||
O
Su(O C C17H35)2Cu-(Sn-Pb)合金
||
O
铜与焊料之间的润湿是基于Cu和Sn之间的反应（形成η层Cu3Sn5）而焊
剂所以能加速润湿，则可以认为是发生了（1）式中那样的Cu和Sn之间的反应。
应用Ｘ射线微量分析器对润湿试样的横截面进行射线分析，我们可以发现：铜和焊料的界面以及焊料的表面，均发生了Cu－Sn反应，由焊剂带来的Cu溶解在焊料中。其它焊剂（如盐酸）则是通过生成的氯化铜进行（2）式的反应，这时同样也发生了Cu和Sn之间的反应，同样也加速了润湿。
对于铝来说，如果使用ZnCI2，这时按（3）式反应后生成的Zn也可以和川反应，于是也加速了润湿：
2ZnCI2Sn-Pb合金 (2)
SnCI42Cu-(Sn-Pb)合金
(2)
3ZnCI22AI2AICI33Zn (3)
综上所述，在钎焊的过程中，润湿的促进和扩大是由于焊剂、焊料和焊件金属间发生反应所致。因此，如果除去了金属表面的氧化膜，使用能促进润湿的焊剂，那么不管是什么样的金属都是比较容易钎焊的。
金属铝本身无论什么时候都能接受焊料，但是由于没有给它创造这种没有表面膜的状态（如前面用含锌盐酸溶液这样的焊剂，就是为了创造这样的状态），所以铝制品往往对焊料起排斥作用。
[科目] 化学
[年级]
[文件] str281.doc
[标题] 金属的“婚姻介绍所”
[关键词] 钎焊/金属
[内容]
金属的“婚姻介绍所”
在我们的生活中，有着许多的家庭是通过一个善于察颜观色的“月老”或“红娘”的撮合而建立起来的。有时候，在金属之间也需要有这样的类似于婚姻介绍所的“红娘”的“牵线搭桥”才能结合在一起。
日常生活中，如果电器出了毛病，并且需要焊接时，常常会遇到焊锡不容易挂上的情况。尤其是焊铝制品和不锈钢时，焊锡往往形成一个沾不上的圆球，非常难焊。两者不“结合”怎么办？
要回答这样一个问题，找到解决的办法，这得先让我们来分析分析它们产生的原因。
原来，就像我们前面已知道的铝制品的表面一般都有一层极为细密匀称的氧化铝保护膜（AI2O3），其它的如不锈钢是一种含有镍等金属的合金。正因为金属表面有着氧化膜，所以常常阻碍了两者的“结合”。也正是由于铜的表面没有这种牢固的氧化物，所以铜就比较容易焊接，因此在电器中许多导体就是由铜来担当的。
当我们想要钎焊某种金属时，如果所用的焊料能与金属牢固地粘合在一起，就可以认为在焊料与金属之间产生了牢固的固溶体或是金属间的化合物，并形成了很强的金属键。但是当金属的表面存在有氧化物时，这种氧化物会妨碍焊料与金属铝间的键合，即氧化物（AI2O3）与Sn－Pb合金之间只能是一种异相结合，主要形成结合力很弱的范德华键，因此看到的现象是焊料不能很好地附着在金属上。当然引起这种现象的还有其它更为复杂的原因。
从前，锡焊师傅在焊桶或锅时，一般要使用盐酸水溶液（其中溶有锌），这时使人看起来，钎焊是很简单的。但是也给人们带来一个这样的疑问，“为什么一定要用盐酸，盐酸起着什么样的作用？”现在我们知道了，盐酸和通常钎焊时所用焊锡膏作用相同。钎焊时把它们总称为焊剂或助熔剂，通常由于焊料和焊件的不同它们也会改变，你看，这些焊剂和助熔剂像不像使金属之间“结合”的红娘呢！但是，锌的盐酸水溶液或焊锡膏等焊剂，如果使用方法不当，焊接得也不会结实。然而，只要能选择焊剂，即“红娘”，即使是铝也能钎焊。因此了解焊剂的作用，将是我们理解金属间“结合”的关键。
焊剂的作用大致有以下几点：
（i）通过化学反应除掉焊件（要焊接的金属）表面的氧化膜，形成清洁的金属表面。
（ii）和焊料发生某种化学反应，促进焊料在金属表面润湿（扩展力）。 （iii）完成（i）和（ii）的作用后，不直接参与金属一焊料间的结合而退出“反应”。
用于钎焊的金属焊件以铜为最多。常用的焊剂有有机酸（硬脂酸等）、有机铰盐（盐酸苯胺）、无机酸与盐（盐酸一氯化锌）。
在钎焊铝制品时，可以使用氟硼酸和氟化钠等含氟化合物作为焊剂，因为这类物质具有除去牢固地附在金属表面上的氧化物的能力。如果这时选用的焊料也是含锌的“铝用焊料”，这样不但它能和铝发生反应，而且能牢牢地钎焊上去。因此，只要焊料在金属板上扩展的越大，钎焊的效果也就越好。下面我们就紧接着来谈谈对扩展[促进（ii）中的润湿]起支配作用的焊剂在钎焊时所起的重要作用。
当我们在空气中加热放于铜板上的一定量焊料时，焊料就熔化成圆球状。这时如果使用了焊剂（硬脂酸），那么就可以看到呈圆球状的焊料在铜板上扩展开来。
仔细地观察这种扩散现象，我们就可以看到在铜板上焊剂、铜和空气三者
Cu(O C C17H35)2|| 互相接触的地方，生成了绿色的化合物它向熔化的焊料扩
O
散，与焊料接触后，就变成无色透明状，同时焊料在铜板上被润湿。
焊料与硬脂酸铜之间的反应，是按前面所说的三步程序进行的。只有当两者发生反应时，才能增大润湿面积，而润湿的加速又有利于反应的进行：
Cu(O C C17H35)2熔融的Sn-Pb合金 (1)
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O
Su(O C C17H35)2Cu-(Sn-Pb)合金
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铜与焊料之间的润湿是基于Cu和Sn之间的反应（形成η层Cu3Sn5）而焊
剂所以能加速润湿，则可以认为是发生了（1）式中那样的Cu和Sn之间的反应。
应用Ｘ射线微量分析器对润湿试样的横截面进行射线分析，我们可以发现：铜和焊料的界面以及焊料的表面，均发生了Cu－Sn反应，由焊剂带来的Cu溶解在焊料中。其它焊剂（如盐酸）则是通过生成的氯化铜进行（2）式的反应，这时同样也发生了Cu和Sn之间的反应，同样也加速了润湿。
对于铝来说，如果使用ZnCI2，这时按（3）式反应后生成的Zn也可以和川反应，于是也加速了润湿：
2ZnCI2Sn-Pb合金 (2)
SnCI42Cu-(Sn-Pb)合金
(2)
3ZnCI22AI2AICI33Zn (3)
综上所述，在钎焊的过程中，润湿的促进和扩大是由于焊剂、焊料和焊件金属间发生反应所致。因此，如果除去了金属表面的氧化膜，使用能促进润湿的焊剂，那么不管是什么样的金属都是比较容易钎焊的。
金属铝本身无论什么时候都能接受焊料，但是由于没有给它创造这种没有表面膜的状态（如前面用含锌盐酸溶液这样的焊剂，就是为了创造这样的状态），所以铝制品往往对焊料起排斥作用。