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在工業製程中，金屬接合的方式不外乎是焊接、釺焊與黏著。但你知道嗎？當我們需要焊接兩種不同金屬材料，或希望在不損害母材性質的情況下完成接合，傳統熔焊法往往力有未逮，這時就輪到「釺焊」登場了。釺焊是一種靠熔融填料進行金屬接合的方法，其溫度低於母材熔點，卻能達到強度高、氣密性佳的焊接效果。本文將帶你深入了解釺焊的原理、分類、與在航太、電子、真空設備等領域的關鍵應用。
釺焊的基本原理與一般焊接的差異在哪？
釺焊是利用熔點高於450°C、但低於母材熔點的填料(釺料)熔化後滲入母材間隙，靠毛細作用實現接合的一種方法。與傳統的熔焊不同，釺焊過程中母材本身不會熔化，這讓它非常適合用在薄板或精密元件的焊接，避免熱變形與材料性能劣化。
| 項目 | 熔焊（一般焊接） | 釺焊 |
|---|---|---|
| 熔化部位 | 填料與母材皆熔化 | 僅填料熔化，母材不熔化 |
| 加熱溫度 | 高（通常超過母材熔點） | 中等（高於450°C） |
| 熱變形風險 | 高 | 低 |
| 適用範圍 | 同材接合、大結構 | 異材、精密、小間隙結合 |
| 焊道寬度 | 寬 | 極細緻、具毛細滲透性 |
| 接合強度 | 依母材與填料情況而異 | 可達母材80%以上 |
此外，由於釺焊不會破壞母材的原始結構，因此也能應用在熱處理後的高強度材料上，是許多高階應用的首選接合方式。
那麼釺焊到底是怎麼「焊」上去的？
傳統的熔焊技術，如電弧焊、TIG焊、MIG焊等，通常是透過焊機將焊條或焊絲通電加熱，利用電弧產生的高溫直接熔化焊條與母材表面，使其融合在一起。這種方法有個特點是：「焊接點就是熱源中心」，接合強度高，但熱影響區大，容易造成母材變形、性質劣化或殘留內應力。
釺焊的焊接方式則完全不同。它依賴外部加熱（例如火焰、電感加熱、紅外線或真空爐等）將釺料加熱至其熔點，接著讓其靠毛細作用流入兩個母材的接合間隙中。這中間的幾個關鍵步驟如下：
- 預先設計好接合間隙：釺焊的縫隙設計非常重要，通常控制在0.03～0.2 mm之間，過大會流動性不足，過小會影響釺料滲透。
- 組裝母材與釺料：可採用預放釺片、釺膏、釺絲，甚至塗刷釺料。
- 使用加熱設備升溫：依所選技術使用火焰、感應圈、爐子等將整體升溫至釺料熔化溫度。
- 毛細作用自動吸入縫隙：熔化後的釺料會自動「吸」入接縫，形成完整焊道。
- 冷卻與檢測：釺料冷卻凝固後即完成接合，視需求進行清洗與氣密、強度檢測。
不像傳統焊接需要「焊條+電源+電弧」，釺焊更像是將熔化的膠水灌進接縫中，再等它冷卻黏合。這種焊接方式對操作人員要求相對低，但對間隙控制、清潔度、釺料選擇與氣氛條件要求極高。
也因此在一些重要產品（例如真空腔體、雷達元件、醫療手術工具）上，釺焊更能保證一致性與可靠性。
硬釺焊與軟釺焊：溫度與性能的分水嶺
在中文術語裡，「釺焊」常被細分為硬釺焊（Hard Brazing）與軟釺焊（Soft Soldering／Soft Brazing）。兩者皆屬「以填料金屬熔化滲入接縫」的接合方法，但關鍵差異在於填料熔點與接合後性能：
| 比較項目 | 硬釺焊（硬焊） | 軟釺焊（軟焊） |
|---|---|---|
| 填料熔點 | ＞ 450 °C | ＜ 450 °C |
| 常用填料 | 銀基 Ag-Cu-Zn、鎳基 Ni-Cr-Si-B、銅基 Cu-P | 錫鉛 Sn-Pb、無鉛 Sn-Ag-Cu、Sn-Bi、Sn-Zn |
| 助焊劑 | 氟硼酸鹽、鹵化鹽或真空／惰性氣氛 | 樹脂 (R)、活性松香 (RA/RMA)、水溶性有機酸 (OA) |
| 工件受熱 | 中高溫，母材不熔化但熱影響區較軟焊大 | 低溫，熱影響區最小 |
| 接合強度 | 200 – 600 MPa ≈ 母材 60-90 % | 20 – 50 MPa ≈ 母材 10-20 % |
| 氣密／耐壓 | 佳，可用於真空與高壓元件 | 適中，多用於電子與低壓密封 |
| 典型應用 | 空調與冷凝器銅管、不鏽鋼熱交換器、航太高溫合金、硬質金屬刀具 | PCB 零件焊錫、電子元件封裝、屋頂板金、水管接頭 |
釺焊的主要分類與常用釺料有哪些？
釺焊依據氣氛環境、熱源形式與工藝條件，可以細分為以下幾類：
銀釺焊 (Silver Brazing)
常見的釺料為銀-銅、銀-鋅合金，工作溫度通常介於600~800°C，適用於銅、不鏽鋼、小五金或水管接合等，因為流動性佳且濕潤性強，廣泛用於空調與管路製造。
鎳釺焊 (Nickel Brazing)
熔點較高(通常在950~1100°C)，耐蝕性與高溫強度佳，常用於不鏽鋼、高溫合金，廣泛應用於航太零件與熱交換器。
銅釺焊 (Copper Brazing)
使用純銅作為釺料，熔點約1083°C，適用於高導熱銅件的接合，常見於變壓器、電動車馬達等導電部件。
爐釺焊 (Furnace Brazing)
將組裝好的工件送入爐中加熱，適合大批量生產，自動化程度高，常見於汽車散熱器、壓縮機核心部件。
火焰釺焊、感應釺焊、紅外線釺焊
這些是根據加熱方式分類的釺焊技術，火焰使用氧乙炔、感應加熱透過高頻電磁場，紅外線則透過熱輻射，視工件大小、形狀與材料選擇最合適方式。
真空硬焊其實就是「釺焊」的一種特殊形式
核心原理相同 :
「釺焊」的定義是：使用熔點高於 450 °C、低於母材熔點的填料金屬（釺料），靠毛細作用滲入接縫並在冷卻後形成接合。
「真空硬焊」等於在高真空爐環境中進行的硬釺焊。因此它完全屬於釺焊範疇，只是把加熱／保護氣氛從火焰、感應或惰性氣體爐，改成真空爐。
為什麼要用真空 :
- 無需助焊劑：真空 < 10-³ torr 便可抑制氧化，釺料與母材表面保持潔淨，省去助焊劑殘渣清洗。
- 氣密性極優：真空退火同時帶走夾雜氣體，焊縫可達 10-9 Pa·m³/s 級漏率。
- 均勻加熱：整件工件隨爐升溫，熱應力與變形小。
- 可處理高溫合金：鎳基、鈷基超合金或硬質合金刀具，須在 > 1000 °C 釺焊並立即固溶／時效處理，真空爐能一次完成。
釺焊雖不像一般熔焊那樣為人所熟知，但其在精密工業、複合材料與異材接合中的關鍵地位早已不可取代。選擇正確的釺焊類型與釺料，能大幅提升產品氣密性、機械強度與穩定性。隨著5G通訊、電動車、航太與高功率電子的快速發展，釺焊的重要性只會更加突顯，成為工程師必備的接合技術之一。如果你從事設計、加工或製程工程，釺焊絕對值得深入了解與學習。
