一種含銅及其合金的中溫釬料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種含銅及其合金的中溫釬料，包括按如下重量百分比組成的各組分：銀為1-5wt%，磷為5-8wt%，錫為1-6wt%，硅為0.1-2.5wt%，鈰為0.01-0.1wt%，余量為銅。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：釬料的溶化溫度降低，流動(dòng)性好，同時(shí)釬料具有良好的滲透性，可以滲入細(xì)小的縫隙內(nèi)且不會(huì)產(chǎn)生沙孔，釬料還具有良好的延展性，同時(shí)在溫差極大的環(huán)境中使用，焊縫也不會(huì)破壞，本發(fā)明大量用在制冷行業(yè)。
【專利說(shuō)明】一種含銅及其合金的中溫釬料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及釬焊材料領(lǐng)域，具體涉及一種大量用于制冷行業(yè)的含銅及其合金的中溫釬料。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子信息產(chǎn)業(yè)、家電、汽車和制冷等行業(yè)發(fā)展，釬焊技術(shù)在這些行業(yè)中越來(lái)越重要，并且對(duì)釬料的需求量越來(lái)越大。釬料按合金系統(tǒng)可以分為銀基、銅基、鋁基、錳基等十多類，銅基釬料在釬料中占有很大的比例，在一些要求較高的銅合金部件的釬焊過(guò)程中需要含銀含量較高的銅基材料，但是目前白銀作為貴金屬價(jià)格一直在上漲，因此企業(yè)在謀求利益時(shí)需要降低含銀量。
[0003]目前也有一些銀含量較少的銅基釬料，如含銀5%的BCu89PAg銅基釬料、含銀2%的BCu91PAg銅基釬料等，這些銅基釬料雖然價(jià)格較低，但熔化溫度較高，釬焊工藝性能及釬焊接頭的機(jī)械強(qiáng)度均達(dá)不到使用要求，無(wú)法滿足客戶的要求。
[0004]中國(guó)專利號(hào)201010588473.X公開(kāi)了名稱為“一種用于電子器件封焊的低銀電真空釬料”的專利，它在常規(guī)的銀銅釬料中添加了錫、錮和鎳，降低了銀含量，且降低了熔點(diǎn)，可替代BAg72Cu釬料，但其錫、錮和鎳的添加量較高。
[0005]中國(guó)專利號(hào)200610161439.8公開(kāi)了名稱為“一種含嫁、錮和飾的銅磷銀釬料”的專利，它在常規(guī)的銀銅磷釬料中添加了嫁，錮和飾，降低了銀含量，且降低了熔點(diǎn)，但其嫁，錮和飾添加量較高，磷的比例也較高。
[0006]在另一方面，釬料根據(jù)其熔化溫度又可以劃分為軟釬料和硬釬料。釬料液相線低于450°C的稱為軟釬料，液相線高于450°C的稱為硬釬料，在一些材料連接過(guò)程中采用軟釬料，但是采用軟釬料釬焊接頭強(qiáng)度和使用工作溫度不能滿足要求；而采用硬釬料釬焊，可以達(dá)到所需的釬焊強(qiáng)度，但是由于硬釬料的物理結(jié)構(gòu)及理化特性受溫度影響頗為敏感，使得材質(zhì)的抗拉性、抗剪性削弱，在釬焊中引發(fā)焊裂或產(chǎn)生氣孔，降低了封焊效果。
[0007]綜上所述，如何提供一種融化溫度適宜、釬焊強(qiáng)度高、封焊效果好的銅基中溫釬料，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種含銅及其合金的中溫釬料，各成分配比適宜，解決了上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:一種含銅及其合金的中溫釬料，包括按如下重量百分比組成的各組分:銀為l_5wt% ,磷為5-8wt%,錫為l-6wt%,娃為
0.1-2.5wt%，鈰為 0.01-0.lwt%，余量為銅。
[0010]作為優(yōu)選，本發(fā)明包括按如下重量百分比組成的各組分:銀為l_4.5wt%，磷為6-7.5wt%，錫為 2-5wt%，硅為 l-2wt%，鈰為 0.02-0.lwt%，余量為銅。
[0011]作為優(yōu)選，本發(fā)明包括按如下重量百分比組成的各組分:銀為3.9wt%，磷6.5wt%,錫2wt%,娃1.5wt%,鋪0.08wt%,余量為銅。
[0012]一種制備含銅及其合金的中溫釬料的方法，包括如下步驟:
1)將組分量的銀、銅和銅磷合金放入石墨坩堝，升溫加熱，加覆蓋劑；所述的覆蓋劑為草木灰、谷殼灰、木炭中任意一種或者幾種的混合；
2)待加熱至金屬焙化形成釬料液，攪拌，靜置10?20min后，清除表層氧化物，再加組分量的銅鈰合金，繼續(xù)加熱，攪拌均勻后加入覆蓋劑；
3)靜置步驟2)所得的釬料液10?20min，繼續(xù)加組分量的銅錫合金，邊加熱溶化邊攪拌，加入覆蓋劑后靜置10?20min ；
4)最后加入銅硅合金，一邊添加一邊攪拌，靜置10?20min后，清除表層氧化物，停止加熱；
5)取步驟4)所得的釬料液，連鑄成長(zhǎng)錠，拋光，擠壓，拉拔成型。
[0013]本發(fā)明中通過(guò)添加錫來(lái)改變釬料的熔點(diǎn)，根據(jù)合金元素對(duì)釬料熔化特性、以及釬焊接頭力學(xué)性能的影響，并對(duì)釬焊接頭的微觀組織進(jìn)行了觀察和分析，通過(guò)差熱分析，表明釬料合金當(dāng)中錫含量的增加，釬料的熔點(diǎn)會(huì)隨之降低，同時(shí)由于粘度與液態(tài)金屬的過(guò)熱度成反比，當(dāng)釬焊溫度一定時(shí)，金屬的熔化溫度降低，則液態(tài)金屬的過(guò)熱度增大，將引起金屬粘度降低，流動(dòng)性增強(qiáng)，因而錫的存在從另一方面改善了釬料的鋪展性能。
[0014]本發(fā)明中的化學(xué)元素硅在降低熔點(diǎn)的情況下另一方面起到了抑制劑的作用，由于在加熱過(guò)程中，容易使磷揮發(fā)而導(dǎo)致磷含量的損失，同時(shí)磷本身的著火點(diǎn)較低，在制備的過(guò)程中，硅的加入使得有效的抑制了在釬焊過(guò)程中磷的揮發(fā)和飛濺，使用更為安全且提高了使用效率。本發(fā)明中的稀土元素鈰細(xì)化了釬料的組織結(jié)構(gòu)，加速了銅基釬料的合金化，提高了釬料的過(guò)冷度，減小了固液相溫度區(qū)間，鈰以稀土相形式富集在晶界處，起到強(qiáng)化晶界，細(xì)化釬料的組織的作用，改善了釬料的加工性能。
[0015]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:1、含有較少的銀，大大節(jié)約了原料成本；2、本釬料使用時(shí)，具有優(yōu)良的濕潤(rùn)性和鋪展性，封焊效果好；3、該釬料融化溫度適宜、釬焊強(qiáng)度高；4、該釬料的可塑性好，可加工呈各種規(guī)格、尺寸的焊條、焊絲、焊環(huán)、焊片等；通用性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用與制冷、機(jī)械、機(jī)電等行業(yè)的電阻焊釬、火焰焊釬以及高頻感應(yīng)焊釬。

【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0017]各實(shí)施例中的具體參數(shù)參見(jiàn)表1-表4，表I為本發(fā)明實(shí)施例1至實(shí)施例6的相關(guān)數(shù)據(jù)，表2為本發(fā)明實(shí)施例7紙實(shí)施例12的相關(guān)數(shù)據(jù)，表3為本發(fā)明實(shí)施例13紙實(shí)施例18的相關(guān)數(shù)據(jù)，表4為本發(fā)明實(shí)施例19紙實(shí)施例24的相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0018]表I為本發(fā)明實(shí)施例1至實(shí)施例6的相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0019]表2為本發(fā)明實(shí)施例7至實(shí)施例12的相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0020]表3為本發(fā)明實(shí)施例13至實(shí)施例18的相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0021]表4為本發(fā)明實(shí)施例19至實(shí)施例24的相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0022]本實(shí)施例f 24表明:①含銀量較少，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)釬料熔點(diǎn)低于相對(duì)于其它銀含量相同的釬料；②鋪展性達(dá)到A級(jí)，超過(guò)一般行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，釬料使用效果好，③釬料的抗拉強(qiáng)度高釬料的抗拉強(qiáng)度可達(dá)532-555MPa ;其焊縫的抗拉強(qiáng)度可達(dá)218_259MPa，抗剪程度可達(dá)131-149MPa，具有較高的機(jī)械性能；④該釬料的可塑性好，可加工呈各種規(guī)格、尺寸的焊條、焊絲、焊環(huán)、焊片等；同時(shí)具有較強(qiáng)的通用性，適用于不同的工作環(huán)境。
[0023]根據(jù)表I可知硅含量越靠近Iwt %，無(wú)論是釬料抗拉強(qiáng)度還是焊縫的強(qiáng)度都一定程度上的增強(qiáng)；
根據(jù)表2可知娃含量在I?1.5wt%之間時(shí),相對(duì)于表I所制成的釬料強(qiáng)度效果好；根據(jù)表3和表4可知可知娃含量在1.55?2.5wt%之間時(shí)強(qiáng)度效果小于相對(duì)于娃含量在1.5wt%的時(shí)候。
[0024]因此本技術(shù)方案硅含量在1.5wt%的時(shí)候，釬料的抗拉強(qiáng)度以及釬料使用后產(chǎn)生的焊縫抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度最佳。
[0025]本發(fā)明的釬料制作工藝，包括如下步驟:
1)將組分量的銀、銅和銅磷合金放入石墨坩堝，升溫加熱，加覆蓋劑；所述的覆蓋劑為草木灰、谷殼灰、木炭中任意一種或者幾種的混合；
2)待加熱至金屬焙化形成釬料液，攪拌，靜置10?20min后，清除表層氧化物，再加組分量的銅鈰合金，繼續(xù)加熱，攪拌均勻后加入覆蓋劑；
3)靜置步驟2)所得的釬料液10?20min，繼續(xù)加組分量的銅錫合金，邊加熱溶化邊攪拌，加入覆蓋劑后靜置10?20min ；
4)最后加入銅硅合金，一邊添加一邊攪拌，靜置10?20min后，清除表層氧化物，停止加熱；
5)取步驟4)所得的釬料液，連鑄成長(zhǎng)錠，拋光，擠壓，拉拔成型。
本發(fā)明配方設(shè)計(jì)合理，溶化溫度降低，流動(dòng)性好，同時(shí)釬料具有良好的滲透性，可以滲入細(xì)小的縫隙內(nèi)且不會(huì)產(chǎn)生沙孔，釬料還具有良好的鋪展性，同時(shí)在溫差極大的環(huán)境中使用，焊縫也不會(huì)破壞，質(zhì)量穩(wěn)定，能取代使用范圍廣、用量大的BAg40CuZnCd、BAg45CuZn等焊材料。
[0026]此外，需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書中所描述的具體實(shí)施例，其配方、工藝所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡(jiǎn)單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種含銅及其合金的中溫釬料，包括按如下重量百分比組成的各組分:銀為l-5wt%，磷為 5-8wt%，錫為 l-6wt%，硅為 0.1-2.5wt%，鈰為 0.01-0.lwt%，余量為銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含銅及其合金的中溫釬料，其特征在于:包括按如下重量百分比組成的各組分:銀為1-4.5wt%,磷為6-7.5wt%,錫為2-5wt%,娃為l_2wt%,鋪為0.02-0.lwt%，余量為銅。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含銅及其合金的中溫釬料，其特征在于:包括按如下重量百分比組成的各組分:銀為3.9wt%,磷6.5wt%,錫2wt%,娃1.5wt%,鋪0.08wt%,余量為86.02wt%o
4.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含銅及其合金的中溫釬料的方法，包括如下步驟: O將組分量的銀、銅和銅磷合金放入石墨坩堝，升溫加熱，加覆蓋劑；所述的覆蓋劑為草木灰、谷殼灰、木炭中任意一種或者幾種的混合； 2)待加熱至金屬焙化形成釬料液，攪拌，靜置10?20min后，清除表層氧化物，再加組分量的銅鈰合金，繼續(xù)加熱，攪拌均勻后加入覆蓋劑； 3)靜置步驟2)所得的釬料液10?20min，繼續(xù)加組分量的銅錫合金，邊加熱溶化邊攪拌，加入覆蓋劑后靜置10?20min ； 4)最后加入銅硅合金，一邊添加一邊攪拌，靜置10?20min后，清除表層氧化物，停止加熱； 5)取步驟4)所得的釬料液，連鑄成長(zhǎng)錠，拋光，擠壓，拉拔成型。
【文檔編號(hào)】B23K35/40GK104339099SQ201410501536
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月27日
【發(fā)明者】周軍狄 申請(qǐng)人:寧波銀馬焊材科技有限公司