钎着率测试方法与应用解析：评估钎焊润湿性能的关键技术
“钎着率测试”（也称钎焊润湿率测试、钎着面积率测定）是评估钎料在母材表面润湿铺展能力的重要方法，广泛应用于电子封装、散热器制造、硬质合金刀具、航空航天结构件等对钎焊接头质量要求较高的领域。
一、什么是钎着率？
钎着率（Brazing Wetting Rate / Solder Wetting Coverage）是指：
钎料在母材表面实际润湿并形成冶金结合的面积，占理论可润湿总面积的百分比。
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钎着率越高 → 润湿性越好 → 接头强度、导热/导电性能越优；
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钎着率过低 → 虚焊、空洞、界面结合不良 → 可靠性下降。
二、常见测试标准（国内外）
| 标准编号 | 名称 | 适用领域 |
|---|---|---|
| GB/T 11363-2008 | 钎焊接头强度试验方法 | 中国国标，含润湿性间接评价 |
| JIS Z 3198-4（日本） | 钎焊试验方法—第4部分：润湿面积率测定 | 电子、散热器行业常用 |
| IPC-J-STD-002/003 | Solderability Tests for Components & PCBs | 电子元器件可焊性标准（侧重软钎焊） |
| HB 5283（航空） | 钎焊质量检验方法 | 含钎着率目视/金相评定 |
| 企业标准（如华为、中航工业） | 自定义钎着率验收准则 | 常用于高可靠性产品 |
⚠️ 注意：“钎着率”在中文技术文献中多用于硬钎焊（brazing，熔点 >450°C），而“润湿率”或“可焊性”多用于软钎焊（soldering，如锡焊）。
三、典型测试方法（以 JIS Z 3198-4 为例）
1. 试样制备
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母材：铜片、铝板、陶瓷覆铜板（DBC）、硬质合金等；
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钎料：预制成圆片、环状或定量膏体（如 Ag-Cu、Sn-Ag-Cu、Al-Si 等）；
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表面处理：严格清洁（去油、酸洗、活化），模拟实际工艺。
2. 钎焊过程
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在保护气氛（N₂、Ar 或真空）中加热至钎焊温度（如 800°C for Ag-Cu）；
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保温一定时间（如 1~5 分钟）；
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冷却后取出试样。
3. 钎着率计算
方法 A：投影法 / 图像分析法（最常用）
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将钎焊后的试样拍照（俯视）；
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使用图像处理软件（如 ImageJ、专业金相分析系统）识别钎料铺展区域；
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计算公式：
对于圆形钎料片放在平板上，理论面积 = π × (D/2)²（D 为原始钎料直径）；
实际面积 = 钎料铺展后的投影轮廓面积。
方法 B：称重法（间接）
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通过毛细上升高度或铺展直径估算，较少用于钎着率直接测定。
方法 C：金相截面法
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切割、镶嵌、抛光后观察界面结合情况；
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可辅助判断是否为真实冶金结合（排除单纯物理附着）。
四、合格判定（示例）
| 应用场景 | 最低钎着率要求 | 备注 |
|---|---|---|
| 功率模块 DBC 基板 | ≥95% | 避免热阻过大 |
| 硬质合金刀具 | ≥90% | 防止使用中崩刃 |
| 航空热交换器 | ≥85% | HB 或企业标准规定 |
| 消费电子（锡焊） | ≥75%（按 IPC） | 通常用“润湿角 <30°”替代 |
五、影响钎着率的关键因素
| 因素 | 影响机制 |
|---|---|
| 母材表面状态 | 氧化膜、油污会严重阻碍润湿 |
| 钎剂活性 | 清除氧化膜，降低表面张力 |
| 钎焊温度与时间 | 温度过低→不润湿；过高→钎料流失或母材溶解 |
| 保护气氛纯度 | O₂/H₂O 含量高会导致再氧化 |
| 钎料成分 | 添加 Ni、Ti、Zr 等元素可改善对陶瓷/难焊金属的润湿性 |
六、常见问题与对策
| 问题现象 | 可能原因 | 改进措施 |
|---|---|---|
| 钎着率 <80% | 表面氧化未清除 | 加强前处理（超声清洗+酸洗） |
| 钎料收缩成球 | 润湿性差或气氛不良 | 更换活性更强钎剂，提高气氛纯度 |
| 边缘润湿好，中心空洞 | 排气不畅或升温过快 | 优化升温曲线，增加保温时间 |
七、总结
钎着率测试 = 润湿性能的量化表征，是钎焊工艺开发和质量控制的核心指标。
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推荐采用图像分析法进行客观、可重复的测量；
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必须结合实际产品结构和服役要求设定验收标准；
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在高可靠性领域（如航天、电力电子），常要求钎着率 ≥90% 并辅以X-ray 或超声扫描检测内部缺陷。
