2.7 铝钎料 Brazing Filler Metals and Solders for AluminumAlloys

图2-14示出了不同铝合金的过烧温度，因此要试图钎焊不同的铝合金，就必须要有一系列液相线不同的钎料。它的范围应当很宽，从钎焊纯铝（m.p.660℃）的液相线高达630℃的硬钎料直到适用于低温软钎焊只有156℃的软钎料。国外的一些手册资料常将含Mg量较高的铝合金认为是不适于钎焊的，主要是因为难于破除它的氧化膜，因而很少考虑正好适用于这类合金400～500℃的中温铝钎料的开发与应用。事实证明，一些特殊的钎剂是能够有效地去除含Mg的氧化膜的，因此全范围考虑不同液相线的钎料就十分重要。对于铝钎料合金，除了对一般钎料的共同要求，如润湿性、钎缝中的流动性、与母材结合能力、钎料本身的热稳定性、钎缝的强度及钎料的热加工性以外，还因为铝是一个极活泼的元素，钎料合金元素的选择与配伍对焊点的电化腐蚀有很大的关系。再有，铝合金是一种银白色的母材，钎料的色泽以及钎缝与母材结合部的镀覆性能也不得不成为一项重要的考虑内容。

对于铝钎料，首先应当考虑铝基的合金这是毋庸置疑的，在450℃以上的硬钎料解决并不困难，随着钎料熔化温度的降低，不得不在钎料合金中添加低熔点的重金属，上述的各种矛盾在此就变得益发突出。以下诸节在钎料的液相线上覆盖了钎焊的全温度范围。

2.7.1 Al-Si系钎料（液相线温度范围570～630℃） Filler Metals of Al-Si Series（melting range 570～630℃）

本节所述之Al-Si系钎料主要是指以Al-Si共晶成分为基的钎料，也包括亚共晶、过共晶以及添加元素不高于5%（质量分数）的Al-Si合金。这一系列的钎料无论是钎焊性、强度，还是母材色泽一致性、镀覆性和耐蚀性都极佳，是少有的优良钎料，特别是这系列钎料可以进行变质（modification）处理，可以大大增加钎料和钎缝的韧性和折弯性能，因此是一种定型的商品。表2-11列出了Al-Si系钎料的基本数据。

表2-11 Al-Si系钎料的基本数据
Table 2-11 The basic data of Al-Si series filler metals

Al-Si系合金相图如图2-21所示。此系为一共晶系，共晶点w（Si）=12.6%，温度577℃。共晶组织中的Si相在铸态呈现卷曲的片状，金相的断面呈线状（见图2-22a）。但此系有一特殊的性能，能接受Na、Sr、La等某些微量元素的变质处理[96]，Si相因此变成树枝状，金相的断面呈蠕状（见图2-22b）。如再经一定的保温处理，则Si相会进一步变成球粒状[97]。由于变质的钎料在钎焊后仍能保持某些变质结构[95]，钎缝的强度因此大大提高。参考文献[95]报道了Al-Si-Be钎料，这个体系的相图[98]表明此体系中有一个包晶-共晶点，w（Si）=13%、w（Be）=0.5%，参考文献[95]所取的成分即此包晶-共晶点，其温度为571℃，比Al-Si共晶要低6℃。经Sr和La的联合变质后，接头（见图2-23）的抗拉强度均高过母材3003。对接的钎缝折弯能力特别强，可以锤击折成180℃的死弯而不断裂。

表2-11中的6M钎料本是1977—1978年间，笔者研究团队提供给某卫星工厂的研究成果，用于钎焊卫星上的铝波导管。但因为厂方担心其中少量铍可能产生的毒性，取消了其中铍的成分，以后就此成了流行的Al-Si-Sr-La通用铝钎料，但其性能，无论工艺性、接头的强度和韧性比6M钎料都有很大的差距。

图2-21 Al-Si系合金相图（部分）
Fig.2-21 Phase diagram of Al-Si System（partial）

钎焊后的冷却速度对Al-Si共晶钎料钎缝的结构有很大的影响，在添加某些变质剂元素后这种影响更加敏感[99]。空白的Al-Si共晶随着冷却速度加快，一般只是Si相组织变细，但不改变其片状晶的外形；在加入某些微量杂质（变质剂）元素后，随着冷速加快，Si相形貌开始由片状转变为根枝状。多达20种以上的添加元素有这种作用，但其中最敏感的添加元素是Na、Sr和La，其添加量只需0.1%～0.01%（质量分数）。总的说来，钎焊后以较快速度冷却，有利于细化晶束，增加钎缝的强度。

本节所述的Al-Si钎料的加工性能都很优良，可以方便地加工成丝或箔。

一种急冷技术使Al-Si钎料的性能有了新的发展。虞觉奇等[100]对Al-Si（10）基合金用单辊和双辊急冷技术获得了薄带钎料。据报道，这种急冷钎料的液相线要比铸态钎料低3～5℃，并且具有更高的润湿性和接头强度。

图2-22 Al-Si（12.6）共晶的金相组织 a）未变质 b）变质
Fig.2-22 The metallographs of Al-Si（12.6）eutectic alloys

图2-23 Al-Si钎料钎焊3003母材的钎缝 a）未变质钎料 b）变质钎料
Fig.2-23 Joints of 3003 brazed by Al-Si eutectic filler metals

2.7.2 Al-Si-Cu-Zn系钎料（液相线温度范围500～577℃） Filler Metals of Al-Si-Cu-Zn Series（melting range 500～577℃）

Al-Si-Cu系Al角的相图如图2-24[101]，[102]59所示。在Al-CuAl2-Si的赝三元系中有一个三元共晶点，w（Cu）=26.7%，w（Si）=5.1%，温度525℃。此一组成常用作钎焊液相线较低铝合金的钎料。在Al-Si钎料中加入Cu后，钎料的流动性显著增加[100]。此三元共晶钎料，由于CuAl2金属间化合物的含量很高，因而很脆，只适于铸成条使用而难于加工成丝和箔。但若增加w（Al）为3%～5%，离开共晶点而进入Al的液相面区则可以提高此钎料的热加工性能，但液相点则相应提高至约540℃左右。

图2-24 Al-Si-Cu系铝角的相图
Fig.2-24 Phase diagram of Al-Si-Cu system at Al corner

Al-Si-Zn系的部分相图如图2-25所示[23，103]，[140]208。三元共晶点E的组成为w（Al）=

5.10%、w（Si）=0.04%、w（Zn）=94.86%。在Al-Si共晶钎料加入Zn后，钎料的润湿性和流动性均有加强。随着Zn的浓度增加，Si的溶解度迅速下降。Al-Si-Zn系组成与液相线的温度的关系见表2-12。这个钎料因为体系中没有化合物生成，钎料的热加工性能要比Al-Si-Cu系强得多，可以方便地制成丝或带的形式。配制这种合金时，应该先熔制Al-Si合金，然后在熔剂保护下加入Zn，往Al-Zn合金中加Si不易溶入。西村诚[104]报道，在此种钎料合金中加入少量Cu，可以减少与母材的色差，加入少量Mg可以提高耐腐蚀性。

图2-25 Al-Si-Zn系的部分相图
Fig.2-25 Partial phase diagram of Al-Si-Zn system

表2-12 Al-Si-Zn系组成与液相线温度的关系
Table 2-12 Univariants in the system Al-Si-Zn

Al-Si-Cu-Zn系钎料的基本数据见表2-13。

表2-13 Al-Si-Cu-Zn系钎料的基本数据
Table 2-13 The basic data of Al-Si-Cu-Zn series filler metals

2.7.3 Al-Cu-Ag-Zn系钎料（液相线温度范围400～500℃） Filler Metals of Al-Cu-Ag-Zn Series（melting range 400～500℃）

Al-Cu-Ag系中Al角的相图如图2-26所示[106][140]66。在Al角的Al-Al2Cu-Ag2Al赝三元系中有一三元共晶点，组成为w（Al）=40.0%，w（Cu）=19.3%，w（Ag）=40.7%，温度为500℃。以此共晶点成分作为钎料有很大的优点，其色泽与Al母材比较一致，钎焊的流动性极佳，镀覆性能很好，缺点是较脆，但比Al-Si-Cu的脆度要低。有文献报道[107]，这一钎料还是钎焊钛合金的优良钎料，为了增加对钛的润湿性而加入质量分数为0.01%的Li。

图2-26 Al-Cu-Ag系中Al角的相图[104]，[140]66
Fig.2-26 Phase diagram at Al corner in the system Al-Cu-Ag[104]，[140]66

此系中用作钎料的另一三元系是Al-Cu-Zn，相图如图2-27所示[102]91，[140]161。Al-Cu-Zn系相图比较复杂，适合用作钎料的几个无变点的组成和温度见表2-14。有专利报道[108]使用了此种钎料，并在其中加入0.05%～0.08%（质量分数）的Mg，0.05%（质量分数）的Ni或Cr，能提高其耐蚀能力。本钎料的色泽比较接近母材，加工性能较好。

可以在Al-Cu-Ag共晶合金加入Zn来配制Al-Cu-Ag-Zn钎料[23]。随着Zn含量的增加，合金的液相线温度在w（Zn）<70%时呈直线下降，关系如下：

w（Zn）（%）0102030405060708090

液相线/℃500485475465455446436424396380

图2-27 Al-Cu-Zn系相图[102]91，[140]161
Fig.2-27 Phase diagram of Al-Cu-Zn system[102]91，[140]161

表2-14 Al-Cu-Zn系无变点的组成和温度
Table 2-14 Composition and temperature of nonvariant points in system Al-Cu-Zn

以2024铝合金母材去掉被覆层后和上述钎料作为一对电极，以NaCl的3%溶液作电解质的电位测定，w（Zn）=20%～30%时，二者间的电位差为零。Zn少于此值钎料为正，多于此值钎料为负。这种钎料[w（Zn）=20%～30%]具有较好的耐蚀性和色泽。

2.7.4 Al-Ge-Si系钎料（液相线温度范围425～500℃） Filler Metals of Al-Ge-Si Series（melting range 425～500℃）

本系钎料的基本合金是Al-Ge系，体系的相图如图2-28所示。为一简单共晶系，共晶点w（Ge）=55%，温度423℃。此共晶钎料流动性很好，铺展性极佳，能沿母材表面大面积流布。色泽较深是一缺点。

图2-28 Al-Ge系相图
Fig.2-28 System Al-Ge

体系内虽无化合物生成，但因共晶点w（Ge）高达55%，极脆，铸条几乎无强度，落地便断。由于共晶温度423℃正好处于难得的中温铝钎焊范围内，且钎焊工艺性能极佳，仍为人重视。使用时需要采取一些特殊措施，例如，间隙应该减小，不要超过0.1mm，钎后钎缝在钎焊温度下做适当保温处理，热扩散后可以得到较高的强度。

Ge和Si在周期表中同族，物理化学性质极为相似，而且Al-Si和Al-Ge同为共晶系。前者可以通过添加某些变质剂元素获得变质结构，从而大大提高钎料和钎缝的强度；而后者却从实践和理论上都证明不可能获得Si的那种变质结构[109，110]，但溶入Ti等难熔金属，Ge片状晶有聚集为块状晶的趋势[109]。

Al-Si二元系中添加了Ge后，Al-Si的共晶温度就随Ge量的增加而降低，这样就形成了Al-Ge-Si三元系。Al-Ge-Si三元系的相图如图2-29所示[111]。由于Ge-Si二元系是一连续固溶体体系，所以相图中只有一条二元共晶线由Al-Si系的e1连至Al-Ge系的e2为止。这条连线上各点的组成与温度见表2-15。在e1→e2线上，诸点随Si含量的增加，Ge-Si固溶体分散相能被变质的倾向也随之加强[109]。w（Ge）<41.8%组成的合金已有可能产生较明显的变质结构[109]。本系中序号从3至6的各组成合金经Na、Sr或La变质后都证明是有很大意义的钎料合金，钎焊工艺性能甚佳。液相点温度覆盖范围为480～550℃。Kayamoto[112]报道，用此系钎料成功地钎焊Al-Mg和Al-Mg-Si系合金。

在Al-Si-Ge钎料的基础上，文献[113]报道了加入Cu后形成Al-Si-Ge-Cu四元的钎料。由于此钎料很脆，报道通过采用快冷工艺制备了厚度为90～150μm的钎料薄带，可以应用于更低的钎焊温度。

图2-29 Al-Ge-Si三元系相图[111]
Fig.2-29 Phase diagram of Al-Ge-Si system[111]

表2-15 Al-Ge-Si系二元共晶的组成与温度
Table 2-15 Compositions and temperatures of binary eutectics in system Al-Ge-Si

2.7.5 Zn-Al系钎料（液相线温度范围382～400℃） Solders of Zn-Al Se-ries（melting range 382～400℃）

图2-30 Al-Zn系相图
Fig.2-30 Phase diagram of Al-Zn system

液相熔化温度在380～450℃范围内的钎料几乎只能是Zn-Al系合金了，这个体系的相图如图2-30所示。它是Al侧形成大片固溶体的二元共晶系，共晶点w（Zn）=95%，温度为382℃。由于Zn属密集六方晶格，晶格常数c轴大于a轴将近一倍，容易在c轴上断裂，因此纯锌的铸态性能很差。经热加工的多次轧压揉碎了定向的晶粒，可以大大增强其塑性。共晶点的机械加工性能和纯锌的差不多，虽可热加工成丝、片材钎料，但长期存放比纯锌更易产生晶粒长大而变脆。随着Al含量的增加，合金的成形加工性能有较明显的改善，如w（Zn）=90%（420℃）、80%（475℃）、75%（490℃）都是易成形加工的钎料组成。

从图2-30上看，w（Zn）<80%的固溶体区的熔化区间不大，似可连续用作钎料的组成，但在钎焊条件下冷速较快，这个二元熔化区间（L+α）比相图标示的要宽得多。实际应用时，钎料熔化和凝固都黏黏糊糊不甚痛快，只适于快速加热下使用。

Zn-Al共晶钎料以及富Al的亚共晶钎料，其流动性与Al-Si共晶相比要差得多，这是因为Zn和Al互溶度很大，钎料在钎缝中流动的同时，以相当快的速度向母材晶间渗透，这就影响液态钎料在钎缝中前进的速度。此外，Schoer[114]报道，此钎料熔态时黏度较大，也是影响流动性的原因，添加w（Be）=0.01%～0.06%时，流动性可以得到改善。

Zn-Al钎料的熔蚀问题比Al-Si钎料难控制得多，要十分注意钎焊的温度控制，而且钎料熔化后难于在钎缝中长距离流动，最好将钎料丝用钎剂糊粘在钎缝上实施“就地卧倒”流入钎缝的办法。

Zn-Al钎料的耐腐蚀性能远远不及Al-Si钎料。一项报告[115]全面考察了添加微量元素对Zn-Al共晶合金耐蚀性的影响。实验是以共晶Zn-Al合金为基，加入不同量的添加元素制成钎料，在纯铝和2024铝合金试片上钎成焊点，在50℃、3%的NaCl溶液中流动浸泡96h，然后记录其失重并做表面及断面的金相观察。如以空白的Al-Zn共晶焊点减重为10，其他焊点的对比结果如图2-31所示。结果表明，Zn-Al共晶钎料中加入质量分数为0.1%左右的碱土族和稀土族金属后，能够提高耐腐蚀性，其中最显著的添加元素是Be，其次是Sr和Mg。周期表中ⅠB、ⅢA、Ⅳ、ⅤA及贵金属则使耐腐蚀性更加急剧下降，其中包括Cu、Ag、Sn、Pb、Bi、Pt、Ga、Tl、Ge等。因此配制此种钎料应尽量选用高纯的锌。金相研究还表明，Sn、Pb、Bi、Cu、Cd等微量添加物的存在主要产生晶间腐蚀，其中以Bi最严重。参考文献[23]推荐的钎料成分为Al-Zn（95）-Sr（0.1），液相线温度385℃。

Zn-Al共晶钎料的抗拉强度约170MPa，伸长率约1%[116]。

图2-31 母材上焊点腐蚀的相对失重 a）纯铝上 b）2024铝合金上
Fig.2-31 Weight-loss of fillets on aluminum alloys brazed by Zn-Al eutectic containing different element additives in a flowing NaCl 3%solution at 50℃for 96h

2.7.6 Cd-Zn系钎料（液相线温度范围265～350℃） Solders of Cd-Zn Series（melting range 265～350℃）

Cd-Zn系钎料是一个Cd基的钎料，共晶点w（Zn）=17.5%，熔化温度为265℃。Cd-Zn系相图如图2-32所示。此种共晶钎料钎焊温度不超过300℃，因而可以使用有机钎剂，比起使用无机反应型钎剂，对母材的腐蚀性要低多了。此外，清洗的工作量也大为减轻。本系共晶钎料钎焊工艺性能和接头强度均属上乘。钎料可以加工成丝。主成分Cd与母材Al的互溶度极小，Zn的含量又不高，因此熔蚀易于控制。不足之处在于Cd的毒性和较深的色泽。

图2-32 Cd-Zn系相图
Fig.2-32 Phase diagram of Cd-Zn system

关于进一步改善Cd-Zn钎料的性能，文献多有报道。Hirose[117]指出，加入w（Ag）=3%可大大提高接头的强度和抗冲击能力。为了增加钎料的流动性，Iwanaga报道，在此共晶钎料中添加w（Ca）或w（Mg）为0.0001%～0.3%[118]，不但大大提高熔态钎料的铺展性能，而且还能有效提高抗剪和抗拉强度以及耐腐蚀性能。参考文献[119]指出，加入w（Cu）=0.05%～1%和w（Ti）=0.05%～0.55%，可以使铺展性达到最大，与此同时还提高了抗剪强度和钎透率。

除了共晶钎料以外，Cd70Zn、Cd50Zn、Cd30Zn、Cd10Zn也常用作钎料。有关参数分别为：Cd30Zn，液相线≈350℃，抗拉强度≈130MPa，伸长率≈15%；Cd10Zn，液相线≈395℃，抗拉强度≈120MPa，伸长率≈2%；Cd70Zn，液相线≈292℃，抗拉强度≈130MPa，伸长率≈50%[116]。

2.7.7 Sn-Zn系钎料（液相线温度范围198～260℃） Solders of Sn-Zn Se-ries（melting range 198～260℃）

图2-33 Sn-Zn系相图
Fig.2-33 Phase diagram of Sn-Zn system

Sn-Zn共晶钎料是一个以Sn为基的钎料，w（Zn）=8.8%，温度为198℃，其相图如图2-33所示。这个钎料最大的优点是不但钎焊工艺性好，而且与母材的色泽几乎一致。因为含相当量的Zn，和Cd-Zn系一样，与Al的钎焊接头十分坚固，尽管Sn-Zn钎料自身的抗拉强度只约为50MPa[116]，但按3003铝合金钎焊的标准搭接接头时，无论做抗拉、抗剪以及撕裂试验，都断裂在母材上。Sn-Zn钎料为什么与Al有如此大的结合强度？陈荣等[120]用SEM和金相方法研究了接头的界面，发现钎料中的Zn不但与Al作固溶结合，还从Al面生长出无数刺状固溶体晶须插入钎料作嵌入结合，这是其他种类接头所看不到的。不但Sn-Zn共晶钎料，其他Sn-Pb-Zn以及同时含Zn、Sn的钎料都有此现象，但是Zn-Al钎料却并无此现象[115]，可见晶须的产生和Zn、Sn共存有关。虽然Sn-Zn接头的强度很高，但接头的耐蚀性能却并不佳。Sn-Zn钎焊铝的接头在自来水中浸泡，室温下，一般3～4个星期即腐蚀断开；在3%盐水浸泡，不到一周即断开。因此单纯的Sn-Zn共晶接头并不太适用于湿热的环境。不少文献就提高Sn-Zn的耐蚀性做了积极的努力。Боuˇко[121]认为，在Sn-Zn共晶中加入w（Ge）=0.5%～1%，可以大大提高耐蚀能力。Yasuda[122]指出，组成为Sn90、Mg3、Zn5、Ag2的钎料100mm2搭接Al和Cu，其接头能承受4.5kN的负载，经人造海水喷淋100h而无断裂。Ries-meyer[123]则系列报道，在Sn-Zn共晶中加入w（Ni）=0.1%～0.5%或w（Mn）=0.05%～0.5%或w（Cd）=0.5%～4%能有效改善钎料的耐腐蚀性。

除了共晶钎料以外，Sn85Zn、Sn80Zn（液相线分别为250°和280℃，抗拉强度均为≈50MPa，伸长率均为≈75%）也常用作钎料[116]。实验表明，这些富Zn的过共晶钎料合金，在铝面上接头的耐蚀性要大大超过共晶钎料的接头；在自来水中可以经受2个月以上的浸泡。

2.7.8 Sn-Pb系钎料（液相线温度范围183～270℃） Solders of Sn-Pb Se- ries（melting range 183～270℃）

Sn-Pb系也是一个共晶系，共晶点w（Sn）=61.9%，共晶温度为183℃，其相图如图2-34所示。本系中各个组成的合金广泛用于电子工业中的软钎焊，在钎焊铝材中所用不多。这是由于Sn和Pb对Al的互溶度都极低，也没有化合物生成，和Al的接合很弱，加上和Al的电极电位相差很大，电化学作用引起的腐蚀很快沿界面进行。尽管Sn-Pb钎料在钎剂作用下在铝面上润湿很好，钎缝中的流动性亦佳，但钎缝的强度很低。铝面上的Sn-Pb焊点经2～3天后，折弯铝面时即可看到焊点与铝材分离；在3%盐水中浸泡数天，接头即被破坏。因此如欲将Sn-Pb钎料用在铝钎焊上，就必须解决钎料和铝的结合力以及接头的耐腐蚀问题。

图2-34 Sn-Pb系相图
Fig.2-34 Phase diagram of Sn-Pb system

Arbib[124，125]1974～1978年间，在多项专利报道，加Ag可以有效提高钎焊铝时Sn-Pb钎料接头的耐腐蚀性。他的专利报告事实上成为Multicore公司商品铝软钎焊丝Alu—Sol 45D的基础。报告给出了在人造海水中“T”接头的耐蚀性与钎料中Pb、Sn、Ag三者含量的关系（见图2-35）[123]。图2-35中曲线A以上为耐蚀区，而曲线B以下为非耐蚀区。由图也可以看出，钎料中如果Sn的含量增加时，欲得到高的耐蚀性，则Ag的含量也得增加。参考文献[123]给出下列Sn与Ag的关系：

w（Ag）（%）0.51247w（Sn）（不超过%）1825354560同时还指出，如果钎料中明显含有Bi、Cd、Sb或Zn，则会大大降低钎焊接头的耐蚀性，但例外的是Cu，含Cu的上述钎料对耐蚀性无妨。

图2-35 Sn-Pb-Ag钎料的耐蚀性与其中Pb、Sn、Ag含量的关系[123]
Fig.2-35 Corrosion-resistant relationship of Sn-Pb-Ag solder to the compositions of the Pb、Sn、Ag components in solder immersed in salted water[123]

▲—低于25天接头破坏 □—在25～50天之间接头破坏 ○—超过200天接头破坏

商品Multicore Alu—Sol 45D铝钎料丝的实际成分是：w（Sn）=18%、w（Ag）=1.9%、w（Pb）=80.1%，熔化温度为178～270℃，是液相线高达270℃的高铅钎料。

45D钎料丝是三芯或四芯、其内充填的是液体的钎剂，剪断焊丝用滤纸接触断口可以发现液体钎剂的流出。近年来，由于白炽灯的灯头多换为铝制，对这种钎料丝的需求量增加。Multicore在马来西亚一家子公司生产的Alu—Sol 31D钎料丝似已采用固体钎剂，三芯灌装并取消了Ag，成分只是Pb（80）Sn（20），看来是为了降低成本，同时在很热的灯头上，水分引起的腐蚀不会是重要的。

钎料中的Ag与Al的固溶结合有很高的结合强度和耐腐蚀性。由于Sn与Ag在Sn-Pb钎料中生成ε相和ξ相的金属间化合物，这就多少抵消了熔态钎料中部分Ag-Al的结合，这也说明了为什么Sn的含量增加时需要增加更多的Ag。从Ag-Al相图上可以看出，Ag在Al中有相当大的固溶度，使得钎焊接头处钎料与母材的连接有不同浓度Al-Cu固溶体的渐进过渡，而不是组织截然不同的母材-钎料过渡，这可能是含Ag的钎料钎焊铝合金时性能优良的原因。但不可理解的是，Zn在Al中有更大的互溶度，Zn与Al间的电极电位差比Ag、Al间小得多，而Zn-Al接头却非常不耐腐蚀。陈荣等在另一篇报道[126]中描述了含Ag钎料与Al间的界面有更大的起伏并有薄层的固溶体结合，但是仍不足以说明Ag、Al间结合的特殊性。

单纯的Sn-Pb钎料与铝母材的结合力虽不佳，但钎剂中如果Zn2+的浓度很高，则因还原析出多量金属Zn参加了Sn-Pb和Al间的界面反应，而能有效提高接头的强度。

2.7.9 Pb-Bi系钎料（液相线温度范围124～200℃） Solders of Pb-Bi Series（melting range 124～200℃）

无论Pb还是Bi和Al结合能力都极弱。液态金属在钎焊温度（低于300℃）下与Al几无互溶度，也没有金属间化合物生成。Pb-Bi系相图如图2-36所示，也是一个共晶系，共晶点w（Bi）=55.5%，熔化温度为124℃。有大量文献报道，此系在铝软钎焊中的应用，主要考虑它有更低的熔化温度。为了适当提高钎料的韧性，常也适当提高Pb的含量。提高此钎料与Al的结合强度和耐蚀性是这一钎料能否应用的关键。Stokes[127]报道，在w（Pb）=55%～85%和w（Bi）=11%～40%中加入0.5%～5%的w（Ag）或0.5%～10%的w（In）可以大为提高接头的耐蚀性。用一个具体成分为w（Pb）=78.5%、w（Bi）=18.5%、w（Ag）=3%钎料钎焊铝箔，在NaCl溶液中浸泡1000h，铝箔腐蚀殆尽而接头却无恙。

由于Ag和Bi以及和Pb都不生成金属间化合物，都只有共晶作用，所以Pb-Bi中加入的Ag在钎料内部没有被生成化合物而消耗掉，因此在钎焊时，钎料中的Ag与Al母材的作用和效果特别明显。

图2-36 Pb-Bi系相图
Fig.2-36 Phase diagram of Pb-Bi system

王岗[139]用扫描电镜和EDS能谱分析了Pb-Bi-Ag-Al间的界面结构。结果表明，界面上有一层组成非固定的化合物ζ相生成。而ζ相的电极电位经测定比两侧的相更加偏正。作者认为，三者中母材铝的电极电位最负，在形成的原电池中作为阳极，优先被腐蚀，从而保护钎料以及交界面不被腐蚀。

此钎料一个难以克服的缺陷是色泽过于晦暗，与母材Al有很大的反差。此外，无铅钎料也是当今的时尚，除非对接头有特殊的抗腐蚀的要求，本系钎料大概不会是钎焊工艺的首选。