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)點和效果：釬料的溶化溫度降低，流動性好，同時釬料具有良好的滲透性，可以滲入細小的縫隙內(nèi)且不會產(chǎn)生沙孔，釬料還具有良好的延展性，同時在溫差極大的環(huán)境中使用，焊縫也不會破壞，本發(fā)明大量用在制冷行業(yè)。
【專利說明】一種含銅及其合金的中溫釬料

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及釬焊材料領域，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】
[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，釬焊技術在這些行業(yè)中越來越重要，并且對釬料的需求量越來越大。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格一直在上漲，因此企業(yè)在謀求利益時需要降低含銀量。
[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格較低，但熔化溫度較高，釬焊工藝性能及釬焊接頭的機械強度均達不到使用要求，無法滿足客戶的要求。
[0004]中國專利號201010588473.X公開了名稱為“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，可替代BAg72Cu釬料，但其錫、錮和鎳的添加量較高。
[0005]中國專利號200610161439.8公開了名稱為“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，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，在一些材料連接過程中采用軟釬料，但是采用軟釬料釬焊接頭強度和使用工作溫度不能滿足要求；而采用硬釬料釬焊，可以達到所需的釬焊強度，但是由于硬釬料的物理結構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、釬焊強度高、封焊效果好的銅基中溫釬料，是本領域技術人員急需解決的技術難題。


【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)有技術存在的缺陷。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術方案: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，連鑄成長錠，拋光，擠壓，拉拔成型。
[0013]本發(fā)明中通過添加錫來改變釬料的熔點，根據(jù)合金元素對釬料熔化特性、以及釬焊接頭力學性能的影響，并對釬焊接頭的微觀組織進行了觀察和分析，通過差熱分析，表明釬料合金當中錫含量的增加，釬料的熔點會隨之降低，同時由于粘度與液態(tài)金屬的過熱度成反比，當釬焊溫度一定時，金屬的熔化溫度降低，則液態(tài)金屬的過熱度增大，將引起金屬粘度降低，流動性增強，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)明中的化學元素硅在降低熔點的情況下另一方面起到了抑制劑的作用，由于在加熱過程中，容易使磷揮發(fā)而導致磷含量的損失，同時磷本身的著火點較低，在制備的過程中，硅的加入使得有效的抑制了在釬焊過程中磷的揮發(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化了釬料的組織結構，加速了銅基釬料的合金化，提高了釬料的過冷度，減小了固液相溫度區(qū)間，鈰以稀土相形式富集在晶界處，起到強化晶界，細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，具有優(yōu)良的濕潤性和鋪展性，封焊效果好；3、該釬料融化溫度適宜、釬焊強度高；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，可廣泛應用與制冷、機械、機電等行業(yè)的電阻焊釬、火焰焊釬以及高頻感應焊釬。

【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】間的任意組合。
[0017]各實施例中的具體參數(shù)參見表1-表4，表I為本發(fā)明實施例1至實施例6的相關數(shù)據(jù)，表2為本發(fā)明實施例7紙實施例12的相關數(shù)據(jù)，表3為本發(fā)明實施例13紙實施例18的相關數(shù)據(jù)，表4為本發(fā)明實施例19紙實施例24的相關數(shù)據(jù)。
[0018]表I為本發(fā)明實施例1至實施例6的相關數(shù)據(jù)。
[0019]表2為本發(fā)明實施例7至實施例12的相關數(shù)據(jù)。
[0020]表3為本發(fā)明實施例13至實施例18的相關數(shù)據(jù)。
[0021]表4為本發(fā)明實施例19至實施例24的相關數(shù)據(jù)。
[0022]本實施例f 24表明:①含銀量較少，降低了生產(chǎn)成本，同時釬料熔點低于相對于其它銀含量相同的釬料；②鋪展性達到A級，超過一般行業(yè)標準，釬料使用效果好，③釬料的抗拉強度高釬料的抗拉強度可達532-555MPa ;其焊縫的抗拉強度可達218_259MPa，抗剪程度可達131-149MPa，具有較高的機械性能；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；同時具有較強的通用性，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 %，無論是釬料抗拉強度還是焊縫的強度都一定程度上的增強；
根據(jù)表2可知娃含量在I?1.5wt%之間時,相對于表I所制成的釬料強度效果好；根據(jù)表3和表4可知可知娃含量在1.55?2.5wt%之間時強度效果小于相對于娃含量在1.5wt%的時候。
[0024]因此本技術方案硅含量在1.5wt%的時候，釬料的抗拉強度以及釬料使用后產(chǎn)生的焊縫抗拉強度和抗剪強度最佳。
[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，連鑄成長錠，拋光，擠壓，拉拔成型。
本發(fā)明配方設計合理，溶化溫度降低，流動性好，同時釬料具有良好的滲透性，可以滲入細小的縫隙內(nèi)且不會產(chǎn)生沙孔，釬料還具有良好的鋪展性，同時在溫差極大的環(huán)境中使用，焊縫也不會破壞，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，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其配方、工藝所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構思所述的構造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
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，連鑄成長錠，拋光，擠壓，拉拔成型。
【文檔編號】B23K35/40GK104339099SQ201410501536
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月27日 優(yōu)先權日:2014年9月27日
【發(fā)明者】周軍狄 申請人:寧波銀馬焊材科技有限公司