硬焊

為了獲得高品質的焊接接頭，零件必須安裝緊密且母材必須格外乾淨併除去氧化物。在大多數情況下，推薦的最佳焊縫間隙為 0.03 〜 0.08 毫米（0.0012 to 0.0031 英吋）以充分發揮毛細作用的接合力。但是，在某些情況下焊縫間隙大到0.6毫米（0.024in)並不少見。焊接表面的整潔至關重要，因為任何污染都將導致熔填金屬的浸潤性變差。焊前有兩種主要清洗零件的方法：化學清洗和研磨或其它方式的機械清潔。使用機械清潔，除了表面清潔外也保持適當的表面粗糙度，在粗糙表面上比在光滑表面更容易充分浸潤.。

另一個要考慮的，不能僅止於考量溫度和時間對焊接接頭品質的影響。隨著焊接合金溫度的增加，熔填物的合金化和浸潤性將增加。一般情況下，焊焊溫度選擇必須高於熔點的填充金屬。然而，有幾個因素共同影響焊接設計的溫度選擇。最佳好的焊接溫度須顧及：（1）儘可能低的焊接溫度，（2）盡量減少熱效應對組裝的影響，（3）保持熔填物/母材的相互作用到最低限度，及（4）最大限度地使用治具或夾具使用。在某些情況下，選擇較高的焊接溫度，以遷就設計中的其他因素（如允許使用不同的填充金屬，或控制的冶金效果，或充分除去表面的污染）。時間對焊接接頭是重要因素，但大多數生產過程中一般都選擇減少焊接時間和費用。雖然並非總是如此，因為在一些非生產因素，時間和成本是受限於其他屬性（如強度，外觀）。

硬焊作業如非在充滿惰性氣體或在還原反應的環境下（即一爐），助焊劑在金屬被加熱的情形下必須防止氧化物的形成。助焊劑也可以清洗焊接表面的污染物。助焊劑的應用可以是下列形式，包括漿液、液體、粉末或結合助焊劑與焊料金屬粉末預製的焊膏。助焊劑也可包覆於焊條外層會包埋於焊線核心中。在這兩種情況下，加熱接合時遊離的助焊劑會隨熔融填充金屬進入焊道。過量的助焊劑應焊接結束時除去，因為助焊劑殘留在焊道可導致腐蝕，妨礙表面處理及焊道檢查。含磷合金焊料在銅對銅焊接時具自熔性。助焊劑一般選擇是基於對他們對母材的表現。為了有效，助焊劑的化學性質必須兼顧母材及熔填料兩種性質。自熔性合金磷填料將產生脆性磷化物，自熔性合金磷填料如用於焊接鐵或鎳將產生脆性磷化物。作為一般規則，焊接周期較長的應比焊接操作短的使用更少的助焊劑。

採用何種合金作為熔填料取決於預期用途。一般情況下，熔填料所需的屬性是由3或更多種金屬形成的合金。熔填料的選擇基於下列能力：對母材的浸潤性，所需要承受的工作條件，及比母材熔點更低或其他更特定的溫度。

熔填料(焊材)，一般可作成棒、帶、粉、膏、霜、線和預成型（preforms）形(狀)式。根據不同的應用情形，熔充料可以預先放置在所需位置或在加熱過中投入。對於手工焊，線狀或棒狀(焊條)焊材是最常用的因為他們是最容易使用及加熱。在採用熔爐硬焊時，合金通常已經事先投放，這個過程通常是高度自動化的。一些常見的熔填料種類如下：

· 鋁 - 硅

· 銅

· 銅磷

· 銅-鋅（黃銅）

· 金 - 銀

· 鎳合金

· 銀

· 非晶態箔片鎳，鐵，銅，硅，硼，磷等

硬焊比起其他金屬連接技術如焊接具有許多優點。由於焊焊不熔化接合的母材，它可以允許更嚴格的公差和產生乾淨的接頭，而無須進行二次加工。此外，它可焊不同的金屬和非金屬材料（如金屬化陶瓷）。一般情況下，硬焊比起焊接由於受熱均勻也產生較少的熱變形。可焊複雜和多組件的工件。另一個優點是，硬焊可塗布或包裹母材以達到防護性目的。最後，硬焊很容易適應大規模生產，實現自動化，因為各個工藝參數對變化不敏感的緣故。

主要缺點是：接頭強度較低，由於使用軟熔填料，焊接接頭的強度很可能是低于于母材金屬的強度(與一般電焊接頭強度較母材大不同)，但大於填充金屬。另一個缺點是焊接接頭在高溫下可能會損壞。在工業化生產環境硬焊接頭母材需要高度清潔。一些硬焊需要使用適當的助焊劑清潔劑來控制。接頭顏色往往與母材金屬不同，造成美觀上的缺點。

由於焊接作業在高溫下進行，金屬表面在含氧的環境下將發生氧化。因此可能需要使用其他遮護氣體以取代空氣，焊接工作常用的氣體環境(遮護氣體)是：

· 空氣：簡單，經濟。許多金屬材料容易氧化，但其組建的規模適用酸洗或機械清洗，可於焊接后輕易去除氧化層。助焊劑往往被用來抵消氧化作用，但它可能削弱結合強度。

· 燃料燃燒釋放的氣體（低氫系，AWS type 1，“放熱作用產生的氣體”）：87%N2，CO211%-12%，5-1%CO，H25-1%用於銀，銅磷、銅鋅焊料用於銅和黃銅焊接。

· 燃料燃燒釋放的氣體(脫碳，AWS type 1，“吸熱作用產生的氣體”）：70-71%N2，CO2 5-6%，9-10%CO，H214-15%。用於銅、銀、銅-磷及銅-鋅焊料。用於焊接銅、銅-鎳合金，蒙乃爾合金Monel，中碳鋼。

· 燃料燃燒釋放的氣體（干，AWS type 3，“吸熱作用產生的氣體”）：73-75%N2 CO 10-11%，15-16%H 2。 .用於銅，銀，銅-磷，銅-鋅焊料。用於焊接銅，黃銅，低鎳合金，蒙乃爾合金Monel，中、高碳鋼。

· 燃料燃燒釋放的氣體（乾燥，脫碳，AWS type 4）：41-45%N2，CO 17-19%，38-40%H2 。用於銅、銀、銅-磷、銅-鋅焊料。用於焊接銅，黃銅，低鎳合金，中、高碳鋼。

· 氨（AWS類型5）：遊離氨（75%的氫，氮25%）可用於多種類型的焊接和退火。便宜。用於銅，銀，鎳，銅-磷，銅-鋅焊料。用於焊接銅，黃銅，鎳合金，蒙乃爾合金Monel，中、高碳鋼和鉻合金。

· 氮+氫，低溫或純化（AWS type 6A）：70-99%N2，H2 1-30%。用於銅，銀，鎳，銅-磷，銅-鋅焊料。

· 氮+氫+一氧化碳，低溫或純化（AWS type 6B）：70-99%N2，H2 2-20%，1-10%CO用於銅，銀，鎳，銅-磷，銅-鋅熔填料。用於焊接銅，黃銅，低鎳合金，中，高碳鋼。

· 氮，低溫或純化（AWS type 6C）：非氧化性，經濟性。在高溫下能與某些金屬，如某些鋼材，形成氮化物。用於銅，銀，鎳，銅-磷，銅-鋅焊料。用於焊接銅，黃銅，低鎳合金，蒙乃爾，中，高碳鋼。

· 氫（AWS type 7）：強力脫氧劑，高導熱性。可用於銅焊接和退火鋼。對一些合金可能導致氫脆。用於銅，銀，鎳，銅-磷，銅-鋅焊料。用於焊接銅，銅，鎳合金，蒙乃爾，中，高碳鋼，鉻合金，鈷合金，鎢合金，碳化物。

· 無機蒸氣（各種揮發性氟化物，AWS type 8 ）：特殊的目的。可以混合 AWS 1-5氣體使用以更換助焊劑。用於銀焊黃銅。

· 稀有氣體（通常是氬氣，AWS type9）：非氧化性，比氮氣更昂貴的。惰性。零件必須非常乾淨，氣體要純凈。用於銅，銀，鎳，銅-磷，銅-鋅焊料。用於焊接銅，黃銅，鎳合金，蒙乃爾，中，高碳鋼鉻合金，鈦，鋯，鉿。

· 稀有氣體+氫氣（AWS type 9A）

· 真空：需要凈空工作區。昂貴。不合適其他情形（或有特殊要求）對金屬的高蒸汽壓，如銀，鋅，磷，鎘和錳。用於高品質的接頭，如為應用於航太工業。

熔填料

多層疊合的金屬包覆著焊料。其芯材往往是銅，它的作用是作為承載著合金並吸收因機械應力如不同金屬間因熱膨脹係數產生的熱應力。並作為一種擴散屏障（如停止擴散鋁、鋁青銅焊時）。

硬焊填料合金形成幾個不同的族群；同一族系合金具有相似的性能和用途。

· 純金屬：非合金。通常為貴金屬，例如 - 銀，金，鈀。

· 銀-銅：熔化性良好。銀可增強流動性。共晶合金可用於爐中焊焊。銅含量高的合金容易產生應力裂縫。

· 銀-鋅：類似銅-鋅，用於珠寶首飾，由於高含銀量故通常標示純度標記。顏色匹與銀符合。

· 銅-鋅（黃銅）：常用的材料，通常用於接合鋼和鑄鐵。耐腐蝕，通常不及於銅，硅青銅，銅，鎳，不銹鋼。具適度的韌性。由於鋅的高揮發性，不適合爐焊。銅含量高的銅合金容易產生應力開裂。

· 銀 - 銅 - 鋅：對同樣含銀量的合金，銀-銅-鋅較銀-銅熔點更低。結合銀-銅和銅-鋅的優勢。鋅含量在40%以上時延展性和強度下降，因此這種類型只有較低的鋅含量的合金被使用。鋅含量高於25%時韌性較低的銅-鋅、銀-鋅象顯現。銅含量在60%以上強度減少，及900°C液態以上銀含量超過 85%強度降低。銅含量高合金容易產生應力開裂。銀含量高（銀67.5%以上）是用於首飾並予以標示，銀含量較低的合金用於工程目的。銅鋅合金之比約為 60:40包含相同的顏色與黃銅匹配，它們是用於連接黃銅。加入少量的鎳提高強度和耐腐蝕性和促進浸潤碳化物。此外鎳錳增加斷裂韌性。此外，加入鎘 銀-銅-鋅-鎘 合金改進流動性和浸潤性並具有較低的熔點，但鎘是有毒的。此外錫大多可以發揮同樣的作用。

· 銅-P ：廣泛用於銅及銅合金。不需要焊劑。也可用於銀，鎢，鉬。富銅合金容易產生應力開裂。

· 銀-銅-P ：像銅-磷，更好地改進流動性。具更多的韌性，更好的導電性。富銅合金容易產生應力開裂。

· 金-銀：貴金屬。用於首飾。