本發(fā)明涉及一種焊料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低銀基釬料及其制備方法。

背景技術(shù)：

真空電子器件種類繁多，應(yīng)用廣泛，需求旺盛，在國(guó)民生產(chǎn)和生活中起著十分重要的作用。例如：真空開關(guān)管廣泛用于電力、煤炭、石油、化工等領(lǐng)域，年需求量達(dá)到了數(shù)百萬只；微波電子管主要用于雷達(dá)、電視、通信、導(dǎo)航、加熱等領(lǐng)域；X射線管用于醫(yī)學(xué)診斷治療、零件無損檢驗(yàn)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析等領(lǐng)域。真空電子器件是由多種材料，主要包括無氧銅、不銹鋼、鎳、鈦、可伐合金等金屬材料和Al2O3陶瓷、玻璃等非金屬材料，通過焊接方法連接成為具有某種特定功能的構(gòu)件。由于真空電子器件結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，對(duì)尺寸精度要求很高，并且經(jīng)常涉及到異種材料之間的連接，尤其是金屬與非金屬的連接，因此釬焊就成為器件制造中最基本的連接方法。其中，真空釬焊技術(shù)由于可以實(shí)現(xiàn)封接和真空排氣一步完成，簡(jiǎn)化了真空電子器件的制造工藝，因此越來越多地被器件制造廠家所采用。

目前，由于有限的貴金屬資源，對(duì)常用于機(jī)械、電機(jī)等行業(yè)的釬焊材料提出了“降低成本、減少貴金屬白銀用量”的要求，為代替在電機(jī)行業(yè)常見的含銀15％的BCu80AgP，要求釬料生產(chǎn)廠家開發(fā)出新的含銀量較低的釬焊材料。

目前市場(chǎng)上常見的銀含量較少的銅磷釬料，如含銀5％的BCu89PAg銅磷釬料、含銀2％的BCu91PAg銅磷釬料等，這些銅磷釬料雖然價(jià)格較低，但釬焊接頭的耐腐蝕性能、抗疲勞性能等均達(dá)不到使用要求，在電機(jī)上釬焊時(shí)達(dá)不到BCu80AgP的使用效果，因此無法滿足客戶的要求。

現(xiàn)在也有一些性能相對(duì)較好的釬料，如公開日為2010年07月28日，公開號(hào)為CN101786208A的中國(guó)專利中，公開了一種新型活性銅磷釬料，該釬料中雖然Ag的含量較低，但其釬焊電機(jī)后蠕變強(qiáng)度相對(duì)不足，難以完全替代BCu80AgP銅磷釬料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種低銀基釬料及其制備方法，解決現(xiàn)有的銅磷釬料雖然價(jià)格較低但釬焊接頭的耐腐蝕性能、抗疲勞性能等均達(dá)不到使用要求的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種低銀銅基釬料，按質(zhì)量百分比計(jì)由以下原料制成：Ag1.8～2.2％、P4.8～5.2％、Sn3～8％、Ni1～3％、Mn0.1～0.2％、In0.1～0.3％、余量為銅和不可避免的雜質(zhì)。

一種低銀銅基釬料按質(zhì)量百分比計(jì)由以下原料制成：Ag1.9～2.1％、P4.9～5.1％、Sn4～6％、Ni2％、Mn0.15％、In0.2％、余量為銅和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明并提供一種低銀銅基釬料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將Ni與一半質(zhì)量的Cu進(jìn)行預(yù)先熔煉，制成中間合金Cu-Ni；

(2)將P與一半質(zhì)量的Cu進(jìn)行預(yù)選熔煉，制成中間合金Cu-P；

(3)熔煉前，對(duì)Sn進(jìn)行處理，將大塊的Sn制備成細(xì)絲狀的Sn；加料時(shí)先加入Cu-P、Cu-Ni、Mn和In元素，待完全熔化后加入Sn，加料完成后立即加入覆蓋劑起到保溫作用；

(4)熔煉后，再通過連鑄、連擠、成型、清洗得到釬焊材料。

本發(fā)明的釬料以Ag-Cu-P為基體，Cu為余量，其他各成分及含量通過以下方式確定：

本發(fā)明提供的新型電真空銅基合金釬料的化學(xué)成分設(shè)計(jì)原理在于：針對(duì)BAg72Cu電真空釬料，通過直接減少釬料中的Ag含量將是降低真空電子器件釬焊封接用電真空銀釬料的一種有效措施。然而，如果僅是簡(jiǎn)單地減少銀基釬料中的Ag含量，將會(huì)引起釬料熔點(diǎn)升高，熔化區(qū)間增大，導(dǎo)致釬料潤(rùn)濕性和流動(dòng)性下降等一系列釬焊性問題；通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，元素Sn、In作為銅基釬料能最有效的降熔點(diǎn)以及改性，其雖可以降低銀基釬料的液相線溫度，但同時(shí)釬料的固相線溫度降低更多，導(dǎo)致釬料的熔化區(qū)間更大，釬焊性能進(jìn)一步變差。通過添加適量的元素Sn或/和In來改善釬料的釬焊性能和加工性能，使釬料既有明顯的降成本效果，又具有優(yōu)異的釬焊性能和加工性能。

Ni元素可以固溶到Cu基體中起到固溶強(qiáng)化的作用，可提高釬料的強(qiáng)度，所以選擇添加化學(xué)元素Ni，增加釬料的強(qiáng)度、韌性；同時(shí)Ni元素還能起到提高釬焊接頭的抗腐蝕能力的作用，從而提高了釬料的綜合釬焊性能；但Ni的含量不能過高，通過實(shí)驗(yàn)，一旦Ni的含量超過3.0％，會(huì)使釬料合金的熔化溫度升高，且Ni會(huì)與P形成Ni3P脆性相，使釬料硬度增加，不利于釬料的進(jìn)一步加工成型。

Mn具有二次脫氧的作用而提高了釬料抗氧化性能。Mn、P元素的加入可提高無鉛釬料的抗氧化性能。

本發(fā)明中的低銀銅基釬料主要用于冷凍機(jī)械、空調(diào)、樂器、眼鏡等產(chǎn)品的釬焊。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明低銀銅基釬料中貴金屬白銀的含量少，大大降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了貴金屬白銀的用量，使得白銀的有限資源能夠得到更加合理的利用；

本發(fā)明中低銀銅基釬料機(jī)械強(qiáng)度高、致密性好、電阻率低，接頭耐腐蝕性和蠕變強(qiáng)度優(yōu)秀，經(jīng)客戶使用后反饋釬焊工藝性能優(yōu)良，釬焊接頭質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的疲勞性能，能有效提升釬焊接頭的使用壽命；工藝性能指標(biāo)要求與BCu80AgP銅磷釬料相當(dāng)，部分指標(biāo)還高于BCu80AgP銅磷釬料，能夠替代BCu80AgP用于電機(jī)行業(yè)的釬焊。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種低銀銅基釬料，按質(zhì)量百分比計(jì)由以下原料制成：Ag2.0％、P5.0％、Sn5％、Ni2％、Mn0.15％、In0.2％、余量為銅和不可避免的雜質(zhì)。

本實(shí)施例低銀銅基釬料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將Ni與一半質(zhì)量的Cu進(jìn)行預(yù)先熔煉，制成中間合金Cu-Ni；

(2)將P與一半質(zhì)量的Cu進(jìn)行預(yù)選熔煉，制成中間合金Cu-P；

(3)熔煉前，對(duì)Sn進(jìn)行處理，將大塊的Sn制備成細(xì)絲狀的Sn；加料時(shí)先加入Cu-P、Cu-Ni、Mn和In元素，待完全熔化后加入Sn，加料完成后立即加入覆蓋劑起到保溫作用；

(4)熔煉后，再通過連鑄、連擠、成型、清洗得到釬焊材料。

本實(shí)施例制得的低銀銅基釬料熔點(diǎn)為643～756℃，抗拉強(qiáng)度576MPa，電阻率0.20×10^-4Ω·m。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種低銀銅基釬料，按質(zhì)量百分比計(jì)由以下原料制成：Ag1.8％、P5.2％、Sn3％、Ni3％、Mn0.1％、In0.3％、余量為銅和不可避免的雜質(zhì)。

本實(shí)施例低銀銅基釬料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將Ni與一半質(zhì)量的Cu進(jìn)行預(yù)先熔煉，制成中間合金Cu-Ni；

(2)將P與一半質(zhì)量的Cu進(jìn)行預(yù)選熔煉，制成中間合金Cu-P；

(3)熔煉前，對(duì)Sn進(jìn)行處理，將大塊的Sn制備成細(xì)絲狀的Sn；加料時(shí)先加入Cu-P、Cu-Ni、Mn和In元素，待完全熔化后加入Sn，加料完成后立即加入覆蓋劑起到保溫作用；

(4)熔煉后，再通過連鑄、連擠、成型、清洗得到釬焊材料。

本實(shí)施例制得的低銀銅基釬料熔點(diǎn)為652～760℃，抗拉強(qiáng)度580MPa，電阻率0.23×10^-4Ω·m。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供一種低銀銅基釬料，按質(zhì)量百分比計(jì)由以下原料制成：Ag2.2％、P4.8％、Sn8％、Ni1％、Mn0.2％、In0.1％、余量為銅和不可避免的雜質(zhì)。

本實(shí)施例低銀銅基釬料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將Ni與一半質(zhì)量的Cu進(jìn)行預(yù)先熔煉，制成中間合金Cu-Ni；

(2)將P與一半質(zhì)量的Cu進(jìn)行預(yù)選熔煉，制成中間合金Cu-P；

(3)熔煉前，對(duì)Sn進(jìn)行處理，將大塊的Sn制備成細(xì)絲狀的Sn；加料時(shí)先加入Cu-P、Cu-Ni、Mn和In元素，待完全熔化后加入Sn，加料完成后立即加入覆蓋劑起到保溫作用；

(4)熔煉后，再通過連鑄、連擠、成型、清洗得到釬焊材料。

本實(shí)施例制得的低銀銅基釬料熔點(diǎn)為645～743℃，抗拉強(qiáng)度582MPa，電阻率0.19×10^-4Ω·m。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供一種低銀銅基釬料按質(zhì)量百分比計(jì)由以下原料制成：Ag1.9％、P5.1％、Sn4％、Ni2％、Mn0.15％、In0.2％、余量為銅和不可避免的雜質(zhì)。

本實(shí)施例低銀銅基釬料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將Ni與一半質(zhì)量的Cu進(jìn)行預(yù)先熔煉，制成中間合金Cu-Ni；

(2)將P與一半質(zhì)量的Cu進(jìn)行預(yù)選熔煉，制成中間合金Cu-P；

(3)熔煉前，對(duì)Sn進(jìn)行處理，將大塊的Sn制備成細(xì)絲狀的Sn；加料時(shí)先加入Cu-P、Cu-Ni、Mn和In元素，待完全熔化后加入Sn，加料完成后立即加入覆蓋劑起到保溫作用；

(4)熔煉后，再通過連鑄、連擠、成型、清洗得到釬焊材料。

本實(shí)施例制得的低銀銅基釬料熔點(diǎn)為68～764℃，抗拉強(qiáng)度586MPa，電阻率0.28×10^-4Ω·m。

實(shí)施例5

本實(shí)施例提供一種低銀銅基釬料按質(zhì)量百分比計(jì)由以下原料制成：Ag2.1％、P4.9～5.1％、Sn4％、Ni2％、Mn0.15％、In0.2％、余量為銅和不可避免的雜質(zhì)。

本實(shí)施例低銀銅基釬料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將Ni與一半質(zhì)量的Cu進(jìn)行預(yù)先熔煉，制成中間合金Cu-Ni；

(2)將P與一半質(zhì)量的Cu進(jìn)行預(yù)選熔煉，制成中間合金Cu-P；

(3)熔煉前，對(duì)Sn進(jìn)行處理，將大塊的Sn制備成細(xì)絲狀的Sn；加料時(shí)先加入Cu-P、Cu-Ni、Mn和In元素，待完全熔化后加入Sn，加料完成后立即加入覆蓋劑起到保溫作用；

(4)熔煉后，再通過連鑄、連擠、成型、清洗得到釬焊材料。

本實(shí)施例制得的低銀銅基釬料熔點(diǎn)為639～738℃，抗拉強(qiáng)度569MPa，電阻率0.18×10^-4Ω·m。

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)。