本發(fā)明屬于釬焊材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于釬焊連接PTC陶瓷與鋁合金的自釬釬料及其制備方法。

背景技術(shù)：

工業(yè)用鋁合金的總量于2009年已超過200萬噸，僅汽車行業(yè)的用量就達(dá)到130萬噸。在上述設(shè)備所用鋁合金結(jié)構(gòu)件中，大約有15～20％的鋁合金結(jié)構(gòu)件經(jīng)過釬焊加工構(gòu)成，按照1％的釬焊平均耗材率計(jì)算，鋁釬焊用鋁基釬料的需求量約為3000～4000噸。

當(dāng)前PTC陶瓷與鋁合金的連接方法主要是采用膠接，由于PTC陶瓷工作溫度最高可達(dá)300℃，因此采用硅膠膠接的工藝存在如下缺點(diǎn)：1)硅膠在使用過程中容易老化，導(dǎo)致PTC陶瓷功率下降，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致元件損壞；2)由于接合層的硅膠導(dǎo)電、導(dǎo)熱性差，不能充分發(fā)揮PTC陶瓷的作用；3)用硅膠膠接的接頭長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性及可靠性差；4)硅膠在使用過程中，受熱會(huì)發(fā)出異味。

釬焊技術(shù)已廣泛應(yīng)用于陶瓷和金屬的連接，但用于連接PTC陶瓷滿足其工藝要求和使用要求的中溫釬料還未見報(bào)道。從已經(jīng)公開的Zn基釬料來看，主要有Zn72Al28、Zn95Al5、Zn93Ag4.5Al2.5Si、Zn65Al20Cu15等。Zn72Al28釬料由于加入大量的Al，因此熔點(diǎn)較高(430～500℃)，不適于釬焊PTC陶瓷；Zn95Al5是共晶點(diǎn)成份的釬料，熔點(diǎn)(Tm＝380℃)較合適，但釬料較脆，釬焊PTC陶瓷時(shí)，產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)對(duì)PTC陶瓷浸潤(rùn)性差，鍵合能力弱，導(dǎo)致接合強(qiáng)度差；Zn65Al20Cu15在Zn-Al基礎(chǔ)上，加入Cu，降低了熔點(diǎn)(415～425℃)，但Al、Cu含量過高，釬料較脆，該釬料同樣對(duì)PTC陶瓷浸潤(rùn)性差，鍵合能力弱；Zn93Ag4.5Al2.5Si(熔點(diǎn)390～420℃)則是添加Ag改善釬料的潤(rùn)濕性和抗腐蝕性，以上所述的釬料對(duì)PTC陶瓷潤(rùn)濕性差，釬料較脆，鍵合能力弱，有的熔化溫度偏高，釬焊連接后，產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，使接合強(qiáng)度降低，不能滿足PTC陶瓷的連接。02133083.2號(hào)中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)“鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料及制備方法”提出了一種用于鋁合金及鋁基復(fù)合材料的中溫、高強(qiáng)、無釬劑釬焊材料配方，從添加的合金元素來看，熔點(diǎn)高于400℃，該釬料用于鋁合金及鋁基復(fù)合材料的釬焊，性能優(yōu)越，但由于高熔點(diǎn)合金元素較多(為保證強(qiáng)度)，釬料熔點(diǎn)較高，同樣不適宜PTC陶瓷的連接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種用于釬焊連接PTC陶瓷與鋁合金的自釬釬料，該自釬釬料在固態(tài)有一定塑性，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能良好，釬料熔點(diǎn)低，對(duì)PTC陶瓷有良好浸潤(rùn)性，并能和PTC陶瓷界面形成鍵合，滿足PTC陶瓷工作溫度(≤300℃)要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種用于釬焊連接PTC陶瓷與鋁合金的自釬釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 2～6％、In 0.06～0.18％、Ti 0.01～0.12％、Bi 4～8％、P 0.4～0.8％、KF 0.02～0.3％與RE 0.01～0.2％，余量為Zn；所述RE為L(zhǎng)a、Pr、Er、Dy或者Nd。

進(jìn)一步，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 2～5％、In 0.08～0.16％、Ti 0.01～0.12％、Bi 4～7％、P 0.4～0.7％、KF 0.04～0.28％與RE 0.01～0.2％，余量為Zn。

進(jìn)一步，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 4％、In 0.13％、Ti 0.08％、Bi 5％、P 0.6％、KF 0.019％與RE 0.11％，余量為Zn。

進(jìn)一步，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 2％、In 0.18％、Ti 0.12％、Bi 7％、P 0.8％、KF 0.3％與RE 0.2％，余量為Zn。

進(jìn)一步，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 6％、In 0.06％、Ti 0.01％、Bi 4％、P 0.4％、KF 0.02％與RE 0.01％，余量為Zn。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于釬焊連接PTC陶瓷與鋁合金的自釬釬料的制備方法，將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到850～1000℃時(shí)，用氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得焊料箔帶。

進(jìn)一步，所述焊料箔帶厚度為0.02～0.10mm。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明通過添加Al、In、Bi組份來調(diào)整釬料的熔點(diǎn)、塑性，降低PTC陶瓷釬焊連接時(shí)的內(nèi)應(yīng)力及滿足PTC陶瓷的工作溫度要求(≤300℃)；通過添加Ti、稀土組份來增加釬料和PTC陶瓷的界面接合強(qiáng)度，以形成牢固的連接；同時(shí)Ga和稀土還可改善釬料的綜合機(jī)械性能及釬焊工藝性能。

2、本發(fā)明所述自釬釬料在固態(tài)有一定塑性，固相線溫度在300℃以上，液相線溫度在400℃以下，對(duì)PTC陶瓷有良好浸潤(rùn)性，并能和PTC陶瓷界面形成鍵合，滿足PTC陶瓷工作溫度(≤300℃)要求。

3、本發(fā)明所述自釬釬料中加入KF與P不僅可以降低熔點(diǎn)，提高了焊料的耐腐蝕性能，腐蝕電流密度為1.731～2.014μAcm^-2。

4、本發(fā)明所述自釬釬料用于釬焊連接PTC陶瓷與鋁合金，可取代用硅膠粘接的PTC陶瓷與鋁合金，并可避免用硅膠粘接帶來的一系列缺點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種用于釬焊連接PTC陶瓷與鋁合金的自釬釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 4％、In 0.13％、Ti 0.08％、Bi 5％、P 0.6％、KF 0.019％與Er 0.11％，余量為Zn。

制備方法，包括以下步驟：

將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到900℃時(shí)，用0.5Pa的氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得厚度為0.02～0.10mm的鋁合金箔帶。

在制得釬料合金棒上截取長(zhǎng)度為0.5mm的試樣進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)(動(dòng)電位極化曲線)，測(cè)得腐蝕電流密度為1.731μA cm^-2。

實(shí)施例2

一種用于釬焊連接PTC陶瓷與鋁合金的自釬釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 2％、In 0.18％、Ti 0.12％、Bi 7％、P 0.8％、KF 0.3％與Nd 0.2％，余量為Zn。

制備方法，包括以下步驟：

將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到850℃時(shí)，用0.7Pa的氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得厚度為0.02～0.10mm的鋁合金箔帶。

在制得釬料合金棒上截取長(zhǎng)度為0.5mm的試樣進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)(動(dòng)電位極化曲線)，測(cè)得腐蝕電流密度為1.825μA cm^-2。

實(shí)施例3

一種用于釬焊連接PTC陶瓷與鋁合金的自釬釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 6％、In 0.06％、Ti 0.01％、Bi 4％、P 0.4％、KF 0.02％與Pr 0.01％，余量為Zn。

制備方法，包括以下步驟：

將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到950℃時(shí)，用0.6Pa的氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得厚度為0.02～0.10mm的鋁合金箔帶。

在制得釬料合金棒上截取長(zhǎng)度為0.5mm的試樣進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)(動(dòng)電位極化曲線)，測(cè)得腐蝕電流密度為1.978μA cm^-2。

實(shí)施例4

一種用于釬焊連接PTC陶瓷與鋁合金的自釬釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 5％、In 0.16％、Ti 0.08％、Bi 8％、P 0.8％、KF 0.02％與La 0.01％，余量為Zn。

制備方法，包括以下步驟：

將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到1000℃時(shí)，用0.65Pa的氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得厚度為0.02～0.10mm的鋁合金箔帶。

在制得釬料合金棒上截取長(zhǎng)度為0.5mm的試樣進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)(動(dòng)電位極化曲線)，測(cè)得腐蝕電流密度為2.014μA cm^-2。

實(shí)施例5

把尺寸為23mm×13mm×2.2mm的PTC陶瓷、鋁板放在加熱板上加熱，加熱溫度為400℃，到溫時(shí)放上實(shí)施例1的釬料，待釬料熔化后，用刮擦的方法使釬料輔展，保溫一分鐘，而后把PTC陶瓷放在鋁板上，略施加壓力，緩冷，既可完成釬焊連接。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。