一種無鉛銅基非晶釬焊料帶材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種釬焊料,尤其是涉及一種無鉛銅基非晶釬焊料帶材。
【背景技術(shù)】
[0002]目前,公知的釬焊材料主要分為銀基、鎳基、銅基三種。銀基釬焊料由于含銀量高、熔點適中且穩(wěn)定,具有優(yōu)異的滲透性和流動性,焊接后有良好的強度、韌性,并且導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能優(yōu)異,因此在薄膜、溫控、電器裝置等接觸面小的工件焊接上得到了廣泛的應(yīng)用;并且其釬焊后表面顏色淺,可適用于銀飾、眼鏡等行業(yè)的加工。鎳基釬焊料應(yīng)用于高溫合金及不銹鋼零部件(如航空零部件、汽車及輪船零部件、坎具、醫(yī)療器械等)的焊接。而銅基釬焊料主要用于代替銀基釬焊料,應(yīng)用于精密儀表、電路和元器件、觸頭、熱交換器等的焊接。由于多數(shù)導(dǎo)電部件都是由紫銅制備而成,而銅基釬焊料對紫銅有自釬作用,可以達到良好的釬焊性能。
[0003]現(xiàn)有銅基釬焊料,由于配方中P元素的存在,導(dǎo)致合金非常的脆,強度與韌性都不高,從而無法制帶,而造成了其應(yīng)用的局限性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明為了解決目前銅基釬焊料的室溫成型問題、提高釬焊料的性能,改變了傳統(tǒng)釬焊配方和生產(chǎn)工藝,而提出一種無鉛銅基非晶釬焊料帶材。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的,一種無鉛銅基非晶釬焊料帶材,其由無鉛銅基非晶釬焊料制成,該無鉛銅基非晶釬焊料包含P元素、Bi元素、Sn元素、Zn元素、Ce元素、Cu元素,該無鉛銅基非晶釬焊料的總質(zhì)量百分比為100 %,其中,0.02 % < P < 0.06 %、0.02 %彡 Bi 彡 0.06%,4.0%^ Sn ^ 6.8%、13.5%^ Zn ^ 14.3%,0.15%彡 Ce 彡 0.22%,71%^ Cu ^ 83%,余量為雜質(zhì)。
[0006]作為上述方案的進一步改進,該無鉛銅基非晶釬焊料還包括Ti元素、Zr元素、Hf元素中的至少一種IVB族元素。
[0007]優(yōu)選地,該至少一種IVB族元素占0.02%?0.06%。
[0008]作為上述方案的進一步改進,該無鉛銅基非晶釬焊料帶材的厚度在0.02?0.03mm 之間。
[0009]優(yōu)選地,其特征在于:該無鉛銅基非晶釬焊料帶材的厚度為0.025mm。
[0010]針對現(xiàn)有釬焊料P元素的危害,想徹底根除P元素是不可能的,因此,本發(fā)明特加入了 Bi元素,Bi元素、P元素分別與其它元素構(gòu)成(Sn-9Zn0.05Ce)xBi和(Sn_9Zn0.05Ce)xP,同時徹底擯除Cu元素,Cu元素是重金屬是可以徹底去除的,通過分析了無鉛銅基非晶釬焊料帶材的顯微組織形貌,測試了無鉛銅基非晶釬焊料帶材的抗拉強度、斷后伸長率以及維氏硬度,結(jié)果表明,添加Bi元素能顯著提高無鉛銅基非晶釬焊料帶材的抗拉強度和硬度,添加Bi還能促使釬料析出針狀或顆粒狀富鋅相;另外加入微量的T1、Zr、Hf這三種IVB族元素的一種或幾種組合,在不提高釬焊溫度的同時,提高了釬焊強度,保證了釬焊接頭的力學(xué)性能。
【具體實施方式】
[0011]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合實施例,對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。
[0012]本發(fā)明的無鉛銅基非晶釬焊料包含P元素、Bi元素、Sn元素、Zn元素、Ce元素、Cu元素,該無鉛銅基非晶釬焊料的總質(zhì)量百分比為100%,其中,0.P < 0.06%、0.02%彡 Bi 彡 0.06%,4.0%^ Sn ^ 6.8%、13.5%^ Zn ^ 14.3%,0.15%彡 Ce 彡 0.22%,71%< Cu < 83 %,余量為雜質(zhì)。針對現(xiàn)有釬焊料P元素的危害,想徹底根除P元素是不可能的,因此,本發(fā)明特加入了 Bi元素,Bi元素、P元素分別與其它元素構(gòu)成(Sn-9Zn0.05Ce)xBi和(Sn-9Zn0.05Ce)xP,同時徹底擯除Cu元素,Cu元素是重金屬是可以徹底去除的,通過分析了無鉛銅基非晶釬焊料的顯微組織形貌,測試了無鉛銅基非晶釬焊料的抗拉強度、斷后伸長率以及維氏硬度,結(jié)果表明,添加Bi元素能顯著提高無鉛銅基非晶釬焊料的抗拉強度和硬度,添加Bi還能促使釬料析出針狀或顆粒狀富鋅相。
[0013]該無鉛銅基非晶釬焊料還可包括Ti元素、Zr元素、Hf元素中的至少一種IVB族元素。在不提高釬焊溫度的同時,提高了釬焊強度,保證了釬焊接頭的力學(xué)性能。
[0014]本發(fā)明的無鉛銅基非晶釬焊料由銅、硅、錫、鎳和稀土元素根據(jù)一定比例配比而成,所制釬焊料帶材具有較好的表面形成能力,表面光潔度優(yōu)良,并且厚度非常的薄,一般在0.02-0.03mm。所需的原材料中以銅替代了銀,從而大大降低了成本。
[0015]在添加IVB族元素,并用特殊工藝冶煉成母合金后,在不提高釬焊溫度的同時,大大提高了釬焊強度,保證了釬焊接頭的力學(xué)性能。同時制備工藝簡單,可利用通用設(shè)備大量的生產(chǎn)。
[0016]本發(fā)明的無鉛銅基非晶釬焊料的制備方法的具體實施步驟如下。
[0017]1、備料:根據(jù)材料配方,按各種原料重量比備料。
[0018]2、合金冶煉:①先將冶煉爐預(yù)熱至所需溫度;②倒入準(zhǔn)備好的錫,升溫至全部融化,并沸騰約5分鐘;③倒入準(zhǔn)備好的銅升溫至混合金屬全部融化,并沸騰約5分鐘,使所加入的材料充分融合加入準(zhǔn)備好的鋅升溫至混合金屬全部融化,并沸騰約10分鐘,使所加入的材料充分融合加入準(zhǔn)備好的鈰升溫至混合金屬全部融化,并沸騰約5分鐘,使所加入的材料充分融合加入準(zhǔn)備好的B1、P混合;⑦倒料:將熔融狀態(tài)的混合金屬材料,倒入冷卻槽迅速冷卻,形成無鉛銅基非晶釬焊料母合金。
[0019]當(dāng)然,也可以在倒料之前加入準(zhǔn)備好的鈦、鋯、鉿等IVB族元素金屬,升溫至混合金屬全部融化,并沸騰約30分鐘,使所加入的材料充分融合。
[0020]3、制帶:制帶具體步驟如下:
[0021]I)、將無鉛銅基非晶釬焊料母合金投入石英管甩帶機,抽真空至l*10_2Pa以下;
[0022]2)、向石英管甩帶機的石英管料槽中充入高純氬氣至0.1MPa以上,并再次抽真空至l*lCT2Pa以下;
[0023]3)、重復(fù)2)步驟2-3次;
[0024]4)、開啟高頻電源,待無鉛銅基非晶釬焊料母合金熔化之后,充入高純氬氣,并開始甩帶,得到無鉛銅基非晶釬焊料。也就是說,在制帶之前,將工業(yè)級純度原料按合金配方配料粉碎成小塊裝,投入采用真空感應(yīng)冶煉爐(要求真空可抽至l*10_2Pa以下)中熔煉成無鉛銅基非晶釬焊料母合金,澆筑成塊。
[0025]本發(fā)明采用非晶制備技術(shù),保證了合金以及帶材的均勻性,浸潤性,從而提升了釬焊強度,通過改變銅基釬焊料配方,摻入IVB族元素取代傳統(tǒng)配方中的B元素,改進了銅基釬焊料強度與韌性,在不提高釬焊溫度的前提下,進一步提升了釬焊強度,保證了釬焊接頭的力學(xué)性能。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,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、等同替換和改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種無鉛銅基非晶釬焊料帶材,其由無鉛銅基非晶釬焊料制成,其特征在于:該無鉛銅基非晶釬焊料包含P元素、Bi元素、Sn元素、Zn元素、Ce元素、Cu元素,該無鉛銅基非晶釬焊料的總質(zhì)量百分比為100%,其中,0.02%^ P彡0.06%,0.02%^ Bi ( 0.06%,4.0%彡 Sn 彡 6.8%、13.5%彡 Zn 彡 14.3%、0.15%彡 Ce 彡 0.22%、71%彡 Cu 彡 83%,余量為雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的無鉛銅基非晶釬焊料帶材,其特征在于:該無鉛銅基非晶釬焊料還包括Ti元素、Zr元素、Hf元素中的至少一種IVB族元素。
3.如權(quán)利要求2所述的無鉛銅基非晶釬焊料帶材,其特征在于:該至少一種IVB族元素占 0.02%?0.06%。
4.如權(quán)利要求1所述的無鉛銅基非晶釬焊料帶材,其特征在于:該無鉛銅基非晶釬焊料帶材的厚度在0.02?0.03mm之間。
5.如權(quán)利要求4所述的無鉛銅基非晶釬焊料帶材,其特征在于:該無鉛銅基非晶釬焊料帶材的厚度為0.025mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無鉛銅基非晶釬焊料帶材,其由無鉛銅基非晶釬焊料制成。該無鉛銅基非晶釬焊料的總質(zhì)量百分比為100%,其中,0.02%≤P≤0.06%、0.02%≤Bi≤0.06%、4.0%≤Sn≤6.8%、13.5%≤Zn≤14.3%、0.15%≤Ce≤0.22%、71%≤Cu≤83%,余量為雜質(zhì)。本發(fā)明特加入了Bi元素,同時徹底擯除Cu元素,通過分析了無鉛銅基非晶釬焊料帶材的顯微組織形貌,測試了無鉛銅基非晶釬焊料帶材的抗拉強度、斷后伸長率以及維氏硬度,結(jié)果表明,添加Bi元素能顯著提高無鉛銅基非晶釬焊料帶材的抗拉強度和硬度,添加Bi還能促使釬料析出針狀或顆粒狀富鋅相。
【IPC分類】B23K35-30
【公開號】CN104551439
【申請?zhí)枴緾N201410652313
【發(fā)明人】劉桂芹
【申請人】劉桂芹
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年11月17日