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釬焊材料行業(yè)概述及技術(shù)水平、特點(diǎn)
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 亞通新材    2023-09-20

1、釬焊材料概述

（1）釬焊概述

焊接是一種精確、可靠、低成本和高技術(shù)連接材料的方法，它可使分離的工件（同種或異種）產(chǎn)生原子（分子）間結(jié)合，實(shí)現(xiàn)工件之間永久性的連接，被譽(yù)為“工業(yè)萬能膠”，是制造業(yè)的重要加工手段。按照工藝不同，焊接方法一般可分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。

區(qū)別于熔焊、壓焊，釬焊工藝加熱溫度低，接頭光滑平整，組織和機(jī)械性能變化小，工件尺寸精確，特別有利于異種金屬、金屬與非金屬之間的精密連接，廣泛應(yīng)用于航天、航空、原子能、儀表、電子等工業(yè)部門。

（2）釬焊材料概述

釬焊所使用的焊接材料為釬焊材料。除傳統(tǒng)的連接功能外，釬焊材料還具有密封性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐熱性、耐腐蝕性、耐磨損性、潤滑性等一項(xiàng)或幾項(xiàng)特殊功能要求。釬焊材料包括釬料和釬劑：釬料是指釬焊時使用的有色金屬焊料，用來形成焊縫的填充材料；釬劑是指釬焊時使用的助焊劑，作用是去除母材及釬料表面的氧化物，保護(hù)母材和釬料。

釬料自身的性能及其與母材間的相互作用在很大程度上決定了釬焊接頭的性能，因此釬焊接頭的質(zhì)量主要取決于釬料。此外，處于經(jīng)濟(jì)性的考慮，釬料在滿足工藝性能和使用性能的前提下，盡量少用或不用稀有金屬和貴金屬以降低生產(chǎn)成本。

按合金體系中的基體元素或重要元素來劃分，釬料包括錫基釬料、銀釬料、銅基釬料、鋁基釬料、鎳基釬料、錳基釬料及貴金屬釬料等。

按釬料熔化溫度范圍，釬料可分為軟釬料和硬釬料：熔化溫度低于 450℃的釬料稱為軟釬料，熔化溫度高于 450℃的釬料稱為硬釬料。其中，硬釬料可根據(jù)釬焊溫度范圍進(jìn)一步細(xì)分：釬焊溫度高于 900℃的釬料稱為高溫硬釬料，低于 900℃的為中溫硬釬料。

釬料根據(jù)釬焊工藝要求制成不同的形狀和規(guī)格，形狀包括絲狀、條狀、環(huán)狀、片狀、帶狀、箔形、粉末、膏狀以及其他特殊形狀等。其中，膏狀釬料通常是由粉狀釬料和釬料載體（釬劑、溶劑、活化劑、調(diào)節(jié)變特性的介質(zhì)等）組成。

2、釬焊材料行業(yè)的技術(shù)水平及特點(diǎn)

（1）釬焊材料行業(yè)的技術(shù)水平及特點(diǎn)

總體上看，我國釬料生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量和產(chǎn)量均居全球第一，部分釬料產(chǎn)品已經(jīng)在工藝制造水平上達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，但是低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，而面向先進(jìn)制造業(yè)的高端釬料產(chǎn)品產(chǎn)能不足，無法滿足國內(nèi)制造業(yè)快速發(fā)展的需求。我國釬料領(lǐng)域尚未實(shí)現(xiàn)行業(yè)整合，生產(chǎn)企業(yè)普遍規(guī)模較小，生產(chǎn)工藝落后、研發(fā)能力弱，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家依然存在顯著的差距，具體表現(xiàn)如下：

產(chǎn)品體系方面：工業(yè)發(fā)達(dá)國家釬料產(chǎn)品體系比較健全，而國內(nèi)在用于重點(diǎn)工程和重大裝備制造的高端釬料產(chǎn)品方面產(chǎn)品體系不完善，高溫釬料、活性釬料、自動釬焊用釬料、復(fù)合釬料、膏狀釬料等綠色、潔凈、高效釬料產(chǎn)能不足，在很大程度上依賴進(jìn)口。

制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量方面：國內(nèi)釬料的熔煉與加工技術(shù)較落后，產(chǎn)品整體上存在釬料化學(xué)成分不穩(wěn)定、雜質(zhì)和氣體含量高、尺寸超標(biāo)、表面質(zhì)量差等問題。

產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面：發(fā)達(dá)國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較完善，且標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況較好，廠家實(shí)際采用的企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一般高于國家標(biāo)準(zhǔn)；國內(nèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低且不統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行力度不夠，造成產(chǎn)品質(zhì)量偏低且穩(wěn)定性差、產(chǎn)品規(guī)格不統(tǒng)一。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面：國內(nèi)企業(yè)比較分散，產(chǎn)業(yè)大而企業(yè)不強(qiáng)，以企業(yè)為主體的創(chuàng)新體系不完善，企業(yè)在自我培育先進(jìn)技術(shù)、制度和理念方面有一定的局限性，產(chǎn)業(yè)國際化程度低，全球化經(jīng)營能力不足。

（2）部分釬焊材料的技術(shù)水平及特點(diǎn)

①電子及半導(dǎo)體釬料

A、半導(dǎo)體活性釬料

過渡族金屬（如 Ti、Zr、Nb 等）具有強(qiáng)化學(xué)活性，對氧化物、硅酸鹽等有較大的親和力，可通過化學(xué)反應(yīng)在陶瓷表面形成反應(yīng)層。活性釬料因加入了這類活性金屬，在液態(tài)下極易與陶瓷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成陶瓷與金屬的連接。

活性釬料通常以 Ti 作為活性元素，可適用于釬焊氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷以及各種無機(jī)介質(zhì)材料。

B、電子級錫焊料

錫基釬料系應(yīng)用最為廣泛的軟釬料，具有熔點(diǎn)低、儲量豐富、性能優(yōu)良的優(yōu)勢，適用于銅、銅合金、碳鋼、鍍錫板、鍍鋅板、不銹鋼等材料的軟釬焊，是電子信息產(chǎn)品中芯片功能實(shí)現(xiàn)的橋梁和紐帶。錫基釬料在使用過程中承擔(dān)力、熱、電三重互連的作用，不僅要求具有高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、優(yōu)異的力學(xué)性能和使用可靠性，而且對材料的熔化溫度、形態(tài)尺寸都有嚴(yán)苛的要求。

近年來，由于鉛污染和鉛中毒已成為污染環(huán)境、危害人類健康的重要問題，世界各國紛紛通過立法限制鉛在軟釬料中的使用，因此無鉛釬料得以迅速發(fā)展，并逐步演變成無鉛無鹵素釬料。新的環(huán)保要求除了要去除鉛，還要求采用與無鉛配套的新助焊劑體系，技術(shù)門檻進(jìn)一步提高。我國無鉛釬料的規(guī)模化生產(chǎn)始于21 世紀(jì)初，起步較晚，但發(fā)展迅速。雖然無鉛釬料已成為電子封裝中的常用釬料，但其綜合性能仍不及錫鉛釬料。

②綠色環(huán)保硬釬料

A、銅基釬料

銅基釬料廣泛用于銅及銅合金、鋼、硬質(zhì)合金等材料的釬焊，整體市場需求大，形態(tài)種類較多，除常規(guī)的絲、條、帶等形狀外，還有環(huán)狀、粉狀、膏狀、藥芯、藥皮、預(yù)成形等形狀。

B、銀基釬料

銀基釬料適用范圍廣，是應(yīng)用最廣泛和種類最多的一類硬釬料，主要系銀基釬料熔點(diǎn)不高，潤濕性好，并具有良好的強(qiáng)度、塑性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和耐蝕性，廣泛用于釬焊低碳鋼、結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、高溫合金、銅及銅合金、可伐合金、難熔金屬等。其形狀有絲狀、片狀、環(huán)狀、箔帶狀、膏狀、預(yù)成形、三明治焊片、藥芯焊絲等形態(tài)。銀基釬料中會添加銅、鋅、鎘和錫等合金元素，其中銅是最主要的，主要系添加銅可降低熔化溫度，且不會產(chǎn)生脆性相。

C、輕量化鋁基釬料

低成本、輕量化的趨勢下，鋁及其合金憑借密度小，熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率高的優(yōu)勢，其在制冷、汽車等多個領(lǐng)域代替銅的趨勢不斷推進(jìn)。鋁基釬料主要用于釬焊鋁及鋁合金。隨著近年來汽車、航空航天、軌道交通、空調(diào)制冷等行業(yè)的快速發(fā)展，以及鋁代銅的趨勢下，鋁基釬料的使用需求在不斷增加，如翅片式散熱器、鋁合金蜂窩板、空調(diào)制冷的銅/鋁釬焊等均需要大量的鋁基釬料。

③其他釬焊粉等

市場目前生產(chǎn)的其他釬焊粉主要為鎳基釬焊粉，系高溫硬釬料，一般通過添加硼、硅、磷等元素來降低其熔點(diǎn)，具有優(yōu)良的耐蝕性能和耐熱性能，適用于在較高溫度下工作的工件的釬焊，可用于銅、鎳、鈷、不銹鋼和金剛石等的釬焊，在噴氣發(fā)動機(jī)、火箭、化工設(shè)備、核反應(yīng)堆、廢氣再循環(huán)冷卻器、熱交換器、燃油系統(tǒng)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。鎳基釬料通常為焊膏方式提供，也有一些用快速凝固的方法制成非晶箔帶，以滿足不同產(chǎn)品的釬焊要求。