CN104339099B - 一种含铜及其合金的中温钎料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含铜及其合金的中温钎料，包括按如下重量百分比组成的各组分：银为1-5wt%，磷为5-8wt%，锡为1-6wt%，硅为0.1-2.5wt%，铈为0.01-0.1wt%，余量为铜。本发明具有以下优点和效果：钎料的溶化温度降低，流动性好，同时钎料具有良好的渗透性，可以渗入细小的缝隙内且不会产生沙孔，钎料还具有良好的延展性，同时在温差极大的环境中使用，焊缝也不会破坏，本发明大量用在制冷行业。

Description

一种含铜及其合金的中温钎料

技术领域

本发明涉及钎焊材料领域，具体涉及一种大量用于制冷行业的含铜及其合金的中温钎料。

背景技术

随着电子信息产业、家电、汽车和制冷等行业发展，钎焊技术在这些行业中越来越重要，并且对钎料的需求量越来越大。钎料按合金***可以分为银基、铜基、铝基、锰基等十多类，铜基钎料在钎料中占有很大的比例，在一些要求较高的铜合金部件的钎焊过程中需要含银含量较高的铜基材料，但是目前白银作为贵金属价格一直在上涨，因此企业在谋求利益时需要降低含银量。

目前也有一些银含量较少的铜基钎料，如含银5％的BCu89PAg铜基钎料、含银2％的BCu91PAg铜基钎料等，这些铜基钎料虽然价格较低，但熔化温度较高，钎焊工艺性能及钎焊接头的机械强度均达不到使用要求，无法满足客户的要求。

中国专利号201010588473.X公开了名称为“一种用于电子器件封焊的低银电真空钎料”的专利，它在常规的银铜钎料中添加了锡、锢和镍，降低了银含量，且降低了熔点，可替代BAg72Cu钎料，但其锡、锢和镍的添加量较高。

中国专利号200610161439.8公开了名称为“一种含嫁、锢和饰的铜磷银钎料”的专利，它在常规的银铜磷钎料中添加了嫁,锢和饰，降低了银含量，且降低了熔点，但其嫁,锢和饰添加量较高，磷的比例也较高。

在另一方面，钎料根据其熔化温度又可以划分为软钎料和硬钎料。钎料液相线低于450℃的称为软钎料，液相线高于450℃的称为硬钎料，在一些材料连接过程中采用软钎料，但是采用软钎料钎焊接头强度和使用工作温度不能满足要求；而采用硬钎料钎焊，可以达到所需的钎焊强度，但是由于硬钎料的物理结构及理化特性受温度影响颇为敏感，使得材质的抗拉性、抗剪性削弱，在钎焊中引发焊裂或产生气孔，降低了封焊效果。

综上所述，如何提供一种融化温度适宜、钎焊强度高、封焊效果好的铜基中温钎料，是本领域技术人员急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含铜及其合金的中温钎料，各成分配比适宜，解决了上述现有技术存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种含铜及其合金的中温钎料，包括按如下重量百分比组成的各组分：银为1-5wt％，磷为5-8wt％，锡为1-6wt％，硅为0.1-2.5wt％，铈为0.01-0.1wt％，余量为铜。

作为优选，本发明包括按如下重量百分比组成的各组分：银为1-4.5wt％，磷为6-7.5wt％，锡为2-5wt％，硅为1-2wt％，铈为0.02-0.1wt％，余量为铜。

作为优选，本发明包括按如下重量百分比组成的各组分：银为3.9wt％，磷6.5wt％，锡2wt％，硅1.5wt％，铈0.08wt％，余量为铜。

一种制备含铜及其合金的中温钎料的方法，包括如下步骤：

1)将组分量的银、铜和铜磷合金放入石墨坩埚，升温加热，加覆盖剂；所述的覆盖剂为草木灰、谷壳灰、木炭中任意一种或者几种的混合；

2)待加热至金属熔化形成钎料液，搅拌，静置10～20min后，清除表层氧化物，再加组分量的铜铈合金，继续加热，搅拌均匀后加入覆盖剂；

3)静置步骤2)所得的钎料液10～20min，继续加组分量的铜锡合金，边加热熔化边搅拌，加入覆盖剂后静置10～20min；

4)最后加入铜硅合金，一边添加一边搅拌，静置10～20min后，清除表层氧化物，停止加热；

5)取步骤4)所得的钎料液，连铸成长锭，抛光，挤压，拉拔成型。

本发明中通过添加锡来改变钎料的熔点，根据合金元素对钎料熔化特性、以及钎焊接头力学性能的影响，并对钎焊接头的微观组织进行了观察和分析，通过差热分析，表明钎料合金当中锡含量的增加，钎料的熔点会随之降低，同时由于粘度与液态金属的过热度成反比，当钎焊温度一定时，金属的熔化温度降低，则液态金属的过热度增大，将引起金属粘度降低，流动性增强，因而锡的存在从另一方面改善了钎料的铺展性能。

本发明中的化学元素硅在降低熔点的情况下另一方面起到了抑制剂的作用，由于在加热过程中，容易使磷挥发而导致磷含量的损失，同时磷本身的着火点较低，在制备的过程中，硅的加入使得有效的抑制了在钎焊过程中磷的挥发和飞溅，使用更为安全且提高了使用效率。本发明中的稀土元素铈细化了钎料的组织结构，加速了铜基钎料的合金化，提高了钎料的过冷度，减小了固液相温度区间，铈以稀土相形式富集在晶界处，起到强化晶界，细化钎料的组织的作用，改善了钎料的加工性能。

本发明同现有技术相比，具有以下有益效果：1、含有较少的银，大大节约了原料成本；2、本钎料使用时，具有优良的湿润性和铺展性，封焊效果好；3、该钎料融化温度适宜、钎焊强度高；4、该钎料的可塑性好，可加工呈各种规格、尺寸的焊条、焊丝、焊环、焊片等；通用性强，可广泛应用与制冷、机械、机电等行业的电阻焊钎、火焰焊钎以及高频感应焊钎。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

各实施例中的具体参数参见表1-表4，表1为本发明实施例1至实施例6的相关数据，表2为本发明实施例7纸实施例12的相关数据，表3为本发明实施例13纸实施例18的相关数据，表4为本发明实施例19纸实施例24的相关数据。

表1为本发明实施例1至实施例6的相关数据。

表2为本发明实施例7至实施例12的相关数据。

表3为本发明实施例13至实施例18的相关数据。

表4为本发明实施例19至实施例24的相关数据。

本实施例1～24表明：①含银量较少，降低了生产成本，同时钎料熔点低于相对于其它银含量相同的钎料；②铺展性达到A级，超过一般行业标准，钎料使用效果好，③钎料的抗拉强度高钎料的抗拉强度可达532-555MPa；其焊缝的抗拉强度可达218-259MPa，抗剪程度可达131-149MPa,具有较高的机械性能；④该钎料的可塑性好，可加工呈各种规格、尺寸的焊条、焊丝、焊环、焊片等；同时具有较强的通用性，适用于不同的工作环境。

根据表1可知硅含量越靠近1wt％，无论是钎料抗拉强度还是焊缝的强度都一定程度上的增强；

根据表2可知硅含量在1～1.5wt％之间时，相对于 表1所制成的钎料强度效果好；

根据表3和表4可知可知硅含量在1.55～2.5wt％之间时强度效果小于相对于硅含量在1.5wt％的时候。

因此本技术方案硅含量在1.5wt％的时候，钎料的抗拉强度以及钎料使用后产生的焊缝抗拉强度和抗剪强度最佳。

本发明的钎料制作工艺，包括如下步骤：

1)将组分量的银、铜和铜磷合金放入石墨坩埚，升温加热，加覆盖剂；所述的覆盖剂为草木灰、谷壳灰、木炭中任意一种或者几种的混合；

2)待加热至金属熔化形成钎料液，搅拌，静置10～20min后，清除表层氧化物，再加组分量的铜铈合金，继续加热，搅拌均匀后加入覆盖剂；

3)静置步骤2)所得的钎料液10～20min，继续加组分量的铜锡合金，边加热熔化边搅拌，加入覆盖剂后静置10～20min；

4)最后加入铜硅合金，一边添加一边搅拌，静置10～20min后，清除表层氧化物，停止加热；

5)取步骤4)所得的钎料液，连铸成长锭，抛光，挤压，拉拔成型。

本发明配方设计合理，熔化温度降低，流动性好，同时钎料具有良好的渗透性，可以渗入细小的缝隙内且不会产生沙孔，钎料还具有良好的铺展性，同时在温差极大的环境中使用，焊缝也不会破坏，质量稳定，能取代使用范围广、用量大的BAg40CuZnCd、BAg45CuZn等焊材料。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其配方、工艺所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种制备含铜及其合金的中温钎料的方法，其特征在于：该中温钎料的重量百分比组成的各组分：银为1-5wt％，磷为5-8wt％，锡为1-6wt％，硅为0.1-2.5wt％，铈为0.01-0.1wt％，余量为铜，该方法包括如下步骤：

1)将组分量的银、铜和铜磷合金放入石墨坩埚，升温加热，加覆盖剂；所述的覆盖剂为草木灰、谷壳灰、木炭中任意一种或者几种的混合；

2)待加热至金属熔化形成钎料液，搅拌，静置10～20min后，清除表层氧化物，再加组分量的铜铈合金，继续加热，搅拌均匀后加入覆盖剂；

3)静置步骤2)所得的钎料液10～20min，继续加组分量的铜锡合金，边加热熔化边搅拌，加入覆盖剂后静置10～20min；

4)最后加入铜硅合金，一边添加一边搅拌，静置10～20min后，清除表层氧化物，停止加热；

5)取步骤4)所得的钎料液，连铸成长锭，抛光，挤压，拉拔成型。