專利名稱：一種用于鋁銅軟釬焊的Sn-Zn基無鉛釬料合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋁銅軟釬焊的Sn-Zn基無鉛釬料合金及其制備方法，屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
銅具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性加工性能、釬焊性及耐蝕性；因此，在電的傳輸、熱量交換和生活用品等領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用，特別是制冷行業(yè)空調(diào)與冰箱都是采用銅管作為制冷管路系統(tǒng)的材料。然而，隨著銅的資源短缺，銅的價(jià)格近年來一直居高不下，而且還在持續(xù)的攀升。這促使人們開始尋找銅的替代品來降低成本。因?yàn)殇X價(jià)格相對(duì)較低且具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐腐蝕性和易加工性能，在很多原來使用銅的場(chǎng)合完全能夠滿足使用性能上的要求，而且會(huì)使其產(chǎn)品成本大大降低。制冷行業(yè)是用銅量比較大的行業(yè)，銅價(jià)上漲與銅資源的枯竭影響到整個(gè)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，用鋁替代銅不僅可以大大降低制冷產(chǎn)品的成本，而且不降低冰箱的性能，因此近年來國內(nèi)外冰箱管路系統(tǒng)中的蒸發(fā)器等部件采用鋁管制造已成為趨勢(shì)。但是，就目前來看，要獲得低成本、高性能，同時(shí)制造方便的鋁銅接頭在技術(shù)上還是有一定的難度。這是由于1.熔點(diǎn)相差大純鋁的熔點(diǎn)為660°C，純銅的熔點(diǎn)為1085°C。由于鋁和銅的熔點(diǎn)相差很大(425°C)，難以同時(shí)熔融。2.易氧化在空氣中鋁表面易形成一層致密的Al2O3氧化膜，焊接時(shí)阻礙鋁和銅的結(jié)合，給焊接帶來了困難。3.易產(chǎn)生裂紋在焊接時(shí)生成共晶體Al-Al2Cu,使焊縫變脆，同時(shí)鋁的膨脹系數(shù)比銅的膨脹系數(shù)大約0. 5倍，容易導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生裂紋。4.易腐蝕鋁和銅之間的電極電位差為I. 997V，易導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕(鋁的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為1.66V，銅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為0.337V)。5.易形成氣孔高溫時(shí)液態(tài)的鋁和銅能夠溶解和吸收大量的氣體(如氫)，冷卻時(shí)合金溶液中氣體的溶解度迅速下降而來不及溢出，并在焊縫中形成氣孔。所以要實(shí)現(xiàn)鋁代替銅，首先要解決的就是鋁銅連接的問題。銅鋁之間的現(xiàn)行焊接方式主要有熔化焊、壓力焊和釬焊三種方法鋁和銅的熔點(diǎn)相差很大，往往鋁熔化了而銅還處于固態(tài)，易形成未熔合和夾雜，焊接難度較大。鋁在焊接過程中強(qiáng)烈氧化，氧化膜中含有一定量的吸附水和結(jié)晶水，容易產(chǎn)生氣孔。鋁的熱膨脹系數(shù)大，而彈性系數(shù)小，焊接后變形較大。壓力焊是目前鋁銅連接主要采用的方法。但其受零件結(jié)構(gòu)形式的限制，在很多場(chǎng)合都不能應(yīng)用，而且其工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。釬焊方法成本低、適應(yīng)性好、可在線生產(chǎn)，是具有較好發(fā)展前景的鋁銅連接技術(shù)；釬焊按釬料熔點(diǎn)的高低又分為硬釬焊和軟釬焊。美國焊接學(xué)會(huì)(AWS)規(guī)定釬料液相線溫度高于450°C稱為硬釬焊，低于450°C稱為軟釬焊。鋁管與銅管連接現(xiàn)行的硬釬焊主要選擇鋁硅系釬料，例如Al-12. 6wt%Si共晶(共晶溫度577°C )或添加第三組元的釬料。通常采用真空加熱或自動(dòng)火焰加熱。硬釬焊火焰焊也存在著自身的不足(I) Al的熔點(diǎn)為660°C，溫度控制不好，鋁管會(huì)部分融化導(dǎo)致管壁變薄，另外高溫會(huì)加劇接頭處的燒蝕，影響接頭的性能。尤其對(duì)經(jīng)光亮處理的銅管表面光亮層破壞后很難恢復(fù)，嚴(yán)重地影響后續(xù)的釬焊質(zhì)量；對(duì)鋁管來講，表面燒蝕更嚴(yán)重，接頭的拉伸實(shí)驗(yàn)表明，該區(qū)域是薄弱的環(huán)節(jié)，斷裂發(fā)生在靠近接頭的鋁管熱影響區(qū)。(2)釬焊溫度一般在500°C左右，Al、Cu原子擴(kuò)散比較快，容易形成易熔的脆性Al-CuAl2共晶化合物，導(dǎo)致接頭強(qiáng)度降低。(3) —般使用腐蝕性強(qiáng)的釬劑去除鋁的氧化膜，釬劑的殘?jiān)哂袕?qiáng)烈的腐蝕性，腐蝕管壁且難于清理。(4)在生產(chǎn)調(diào)試機(jī)器的過程中釬焊后的接頭不能方便的拆卸，對(duì)于對(duì)接頭的返修和二次焊接過程中火焰焊的技術(shù)要求較高，很難達(dá)到高質(zhì)量的釬焊要求。軟釬焊的方法適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好，可以根據(jù)具體情況選用不同的釬料，得到不同強(qiáng)度及不同工作溫度的釬焊接頭，適用于各種場(chǎng)合，滿足新形勢(shì)下環(huán)境保護(hù)對(duì)鋁銅釬焊用無鉛釬料的要求。因此開發(fā)出適用于鋁銅異種金屬軟釬焊，可以形成良好接頭的無鉛釬料是實(shí)現(xiàn)鋁代替銅的關(guān)鍵。Sn-Pb系釬料是應(yīng)用非常廣泛的低溫釬焊釬料，其中最廣泛使用的是熔點(diǎn)為 1830C的63Sn-37Pb共晶成分釬料。這種成分下的Sn-Pb釬料熔點(diǎn)最低，可由液相不經(jīng)過半熔化狀態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔啵瑵櫇裥詷O好，因此這種釬料在電子元件的微互聯(lián)中采用最多。但是重金屬鉛是一種有毒元素，鉛隨著廢棄的電子產(chǎn)品進(jìn)入自然界，會(huì)溶解到酸性的雨水中，滲入土壤，最終溶入地下水。人飲用含鉛的地下水會(huì)使機(jī)體的健康受到損害。為防止鉛對(duì)自然環(huán)境的污染，各國相繼對(duì)鉛在工業(yè)中的應(yīng)用作出了嚴(yán)格的限制。歐盟已經(jīng)在2006年禁止在電子工業(yè)中使用有鉛的釬料，日本環(huán)境廳提倡在工業(yè)中逐漸減少鉛的用量，美國在1991年通過鉛暴露法案，對(duì)廢棄的電子產(chǎn)品征收高額的處理費(fèi)。從各國立法的趨勢(shì)分析，在采用無鉛材料代替含鉛材料已成為必然的選擇。目前常用的Sn-9Zn釬料合金，其熔點(diǎn)為198°C，與共晶Sn-Pb接近，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和力學(xué)性能。Sn-9Zn釬料中的Zn與銅基板和鋁基板均有較好的親和力，研究發(fā)現(xiàn)Sn-9Zn釬料和銅基板反應(yīng)生成Cu-Zn金屬間化合物；Zn、Al互溶度較大，在很大范圍內(nèi)生成固溶體，Sn-9Zn釬料與鋁板反應(yīng)，在鋁界面處生成Al-Zn-Sn固溶區(qū)，同時(shí)Zn還會(huì)在鋁基板上形成刺狀固溶晶須插入釬料嵌入結(jié)合。但Zn元素為活性強(qiáng)的金屬，大量的Zn在熔融狀態(tài)下易于釬料表面氧化而造成合金具有較大的表面張力，嚴(yán)重影響釬料的潤濕性及抗氧化性，Sn-Zn系釬料釬焊系統(tǒng)的保存性較差，長(zhǎng)期放置會(huì)引起結(jié)合強(qiáng)度變低等不少問題，同時(shí)由于單質(zhì)Zn相極不耐腐蝕，在潮濕環(huán)境下焊點(diǎn)易腐蝕失效，這些問題在一定程度上影響了該合金的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的Sn_9Zn釬料潤濕性不佳、釬焊接頭力學(xué)性能差的不足，提供一種在銅板和鋁板上均有較好的潤濕性，可以有效的連接這兩種金屬，并形成強(qiáng)度較高的釬焊接頭的適用于鋁銅異種金屬軟釬焊的Sn-Zn基近共晶無鉛釬料合金。本發(fā)明采取的技術(shù)解決方案是一種用于鋁銅軟釬焊的Sn-Zn基無鉛釬料合金，所述Sn-Zn基無鉛釬料合金包括以下重量百分比的組分Zn為7-8. 5%，Al為0. 2-0. 49%，Ag 為 0. 55-0. 7%, P 為 0-0. 1%，Ni 為 0-1%, RE 為 0-0. 5%，其余為 Sn。所述的一種用于鋁銅軟釬焊的Sn-Zn基無鉛釬料合金的制備方法，其制備過程包括以下步驟(I)熔煉Zn-Al中間合金
按照重量百分比，Al為6%，Zn為余量的Zn-Al中間合金要求稱量塊狀純度為99. 99%的金屬Zn和純度為99. 99%的金屬Al ;在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)氣氛下，升溫至450_500°C首先熔化金屬Zn,然后加入金屬Al,充分?jǐn)嚢韬?保溫10-15min后降溫取出；(2)熔煉Sn-Zn基近共晶無鉛釬料合金①Sn-Zn基近共晶無鉛釬料合金的制備是使用純度為99. 99%的金屬Sn、Zn_6Al中間合金、純度為99. 99%的金屬Ag、純度為99. 99%的金屬Ni、P含量為重量百分比15%的市售Sn-P合金和RE冶煉，按質(zhì)量比配比釬料合金各組成部分，共200克，放置到耐高溫管中；②使用氫氣火焰將耐高溫管一端燒熔密封，另一端燒熔為細(xì)口并使用真空泵進(jìn)行抽真空處理，排凈管內(nèi)的空氣后，將細(xì)口處燒熔密封；③將耐高溫管放于電阻爐中，加熱至400°C熔煉，待所有組元均熔化后，保溫2-3小時(shí)，期間每半小時(shí)將耐高溫管翻轉(zhuǎn)攪拌一次，使合金均勻化，待合金呈均勻液態(tài)后，降溫 冷卻至室溫，取出釬料。所述耐高溫管采用石英管或陶瓷管。相比傳統(tǒng)的Sn-9Zn釬料合金，在Sn-Zn釬料中加入Al后，由于Zn-Al之間有較大的固溶度，Al在釬料中以固溶于Zn的形式存在。由于Al元素密度較小，在釬料熔化時(shí)會(huì)附著在表面形成一層較薄的氧化層，進(jìn)而阻止了釬料中Zn的氧化，從而提高Sn-Zn基釬料的抗氧化性和潤濕性。同時(shí)適量Al元素的加入可以提高Sn-Zn基釬料的強(qiáng)度，在一定程度上提高了釬焊接頭的強(qiáng)度。盡管如此，過高的Al含量(高于1%)會(huì)在釬料表面形成過厚的氧化層，反而使?jié)櫇裥韵陆?。另一方面，Al元素雖然會(huì)對(duì)釬料起到固溶強(qiáng)化的作用，使釬料的硬度增加，同時(shí)塑性下降，在軋制的過程中，容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。進(jìn)一步的研究表明，釬料中加入Ag元素后，釬料的塑性得到了改善，在塑性加工過程中未出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，具有優(yōu)良的塑性加工性；而且，加入Ag可提高釬料的耐腐蝕性能。為了研究Ag元素對(duì)釬料耐蝕性的影響，發(fā)明人對(duì)Sn-8. 4Zn-0. 73Ag與Sn_8. 4Zn_0. 44A1兩種釬料進(jìn)行了電化學(xué)腐蝕測(cè)試，腐蝕溶液為3. 5%的NaCl溶液。實(shí)驗(yàn)測(cè)得兩種釬料的自腐蝕電位分別為-0. 96V和-I. 07V ;從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在相同的Zn含量的情況下，加入Ag元素后釬料的耐蝕性優(yōu)于加入Al元素。理論和實(shí)驗(yàn)均表明，在Sn-Zn釬料中加入Ag元素，Ag元素會(huì)與Zn元素形成金屬間化合物AgZn3相,減少釬料表面Zn的氧化,提高了釬料的潤濕性，進(jìn)而改善了釬料的焊接性能；同時(shí)少量的AgZn3顆粒的存在可以對(duì)釬焊接頭起到彌散強(qiáng)化的作用，提高接頭的力學(xué)性能；而且，Ag元素的加入可以提高釬料的耐蝕性；然而同時(shí)，發(fā)明人也研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)Sn-9Zn中加入3%的Ag時(shí)，釬焊接頭組織中會(huì)生成大量大塊的AgZn3相，從而引起接頭力學(xué)性能下降。Ni元素可以和釬料中的Zn形成Ni5Zn21相，可以減少釬料中單質(zhì)Zn含量，提高釬料的耐腐蝕性，但是過量的Ni加入到釬料之中會(huì)提高合金的熔點(diǎn)，增加熔程，不利于焊接。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ni元素的含量超過1%時(shí)，釬料中的Ni5Zn21相生長(zhǎng)為大塊狀，另外有Ni3Sn4相從其中析出，接頭的強(qiáng)度隨之下降，所以Ni元素的含量不宜超過1%。P元素可抑制合金熔體表面氧化，其在合金熔體表面代替Zn氧化，形成阻擋層，并且P的氧化物不是靜態(tài)的，而是不斷的生成和揮發(fā)，所以在熔體的表面不會(huì)殘留過多的氧化產(chǎn)物，進(jìn)而提高合金對(duì)基板的潤濕性，同時(shí)P元素較Al元素密度更小，在熔融狀態(tài)下也可保護(hù)Al元素過量的燒損，抑制過 厚的氧化膜生成。微量稀土元素的加入對(duì)釬料合金熔點(diǎn)影響不大，但稀土的加入能夠顯著抑制粗大Sn晶粒的生成，并細(xì)化富Zn相，使得其由幾微米變?yōu)椴坏絀微米，改善了接頭的強(qiáng)度，亦可提高接頭的抗蠕變性能。同時(shí)，稀土元素對(duì)氧有一定的吸附作用，可以提高釬料的抗氧化性，對(duì)于釬料的使用與推廣有積極作用。由于Zn元素和Al元素易燒損，造成熔煉時(shí)合金成分不準(zhǔn)確，所以本發(fā)明熔煉釬料時(shí)首先熔煉Zn-Al中間合金，通過化學(xué)分析確定Zn-Al成分百分比，然后以此中間合金來配料制備釬料合金，為防止在冶煉過程中因Zn蒸發(fā)帶來的質(zhì)量損失，本發(fā)明將合金放在經(jīng)過抽真空處理的耐高溫管中進(jìn)行冶煉，得到成分精確、組織均勻的釬料合金。本發(fā)明的效果和益處是1.由于適量Al元素和Ag元素的加入使其在銅板和鋁板上均有較好的潤濕性，Ni元素加入使釬料具有良好的耐腐蝕性；2. P、RE的加入凈化了合金組織，由此而具有更為良好的焊接性能，使其焊接接頭具有優(yōu)良的力學(xué)性能；3.本發(fā)明使用的Sn-Zn-Ag-Al-Ni-P-RE組員都為無毒元素，滿足電子封裝領(lǐng)域?qū)o鉛釬料的要求；
4.本發(fā)明所使用的制備方法可以獲得成分精確、組織均勻的釬料合金。


圖I是實(shí)施例所述釬料的釬焊回流曲線。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合技術(shù)方案詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例I :各組份按重量百分比計(jì)分別為=Zn 8%，Al 0. 2%，Ag 0. 6%，余量為Sn。合金制備方法如下(I)熔煉Zn-Al中間合金按照重量百分比Al 6%, Zn為余量的Zn-Al中間合金要求稱量塊狀純金屬Zn (純度99. 99%)和Al (純度99. 99%)。在保護(hù)氣氛下，升溫至450-500 °C首先熔化金屬Zn，然后加入金屬Al，充分?jǐn)嚢韬?，保?0-15min，降溫取出。(2)熔煉Sn-Zn基近共晶無鉛釬料合金①Sn-Zn基近共晶無鉛釬料合金的制備是使用純Sn (純度99. 99%)、Zn_6Al中間合金、純Ag (純度99. 99%)、純Ni (純度99. 99%)、市售Sn-P合金(含P 15%)和RE冶煉，按重量比配比釬料合金各組成部分，共約200克，放置到石英管中。②使用氫氣火焰將石英管一端燒熔密封，另一端燒熔為細(xì)口并使用真空泵進(jìn)行抽真空處理，排凈石英管內(nèi)的空氣后，將細(xì)口處燒熔密封。③將石英管放于電阻爐中，加熱至400°C熔煉，待所有組元均熔化后，保溫2-3個(gè)小時(shí)，期間每半小時(shí)將石英管翻轉(zhuǎn)攪拌一次，使合金均勻化。合金呈均勻液態(tài)后，將石英管降溫冷卻至室溫，取出釬料。對(duì)上述實(shí)施例中的釬料合金進(jìn)行了 DSC測(cè)試，釬料在銅、鋁基板上的潤濕性測(cè)試以及釬焊接頭拉伸性能測(cè)試。潤濕性實(shí)驗(yàn)條件如下將釬料制成直徑為I. 5_的釬料球，將釬料球放置在涂覆12mg的市售商用釬劑的銅板和鋁板上，并將其放入回流焊機(jī)中加熱，回流曲線見圖1，使用圖形軟件測(cè)量回流焊后釬料合金的鋪展面積。同樣使用相同回流曲線焊接制成釬焊接頭進(jìn)行剪切拉伸測(cè)試。上述配比得到的無鉛釬料固相線在200. 67°C，液相線在204. 70 °C，配合市售商用釬劑，在TP2銅板上的鋪展面積為6. 54cm2，在3003鋁板上鋪展面積為23. 61cm2，得到的Cu/Al釬焊接頭的剪切強(qiáng)度為32. 22MPa，釬料的自腐蝕電位為-0. 956V。我們以Sn-9Zn作為對(duì)比例，其在在TP2銅板上的鋪展面積為6. 26cm2，在3003鋁板上鋪展面積為22. 99cm2，得到的Cu/Al釬焊接頭的剪切強(qiáng)度為32. 08MPa，釬料的自腐蝕電位為-0. 886V。實(shí)施例2 :各組份按重量百分比計(jì)分別為Zn 7. 4%，Al 0. 3%，Ag 0. 7%，余量 為Sn。合金熔煉方法和性能測(cè)試方法同實(shí)施例I。上述配比得到的無鉛釬料固相線在197. 32°C，液相線在206. 59°C，配合市售商用釬劑，在TP2銅板上的鋪展面積為6. 43m2，在3003鋁板上鋪展面積為22. 60cm2，得到的Cu/Al釬焊接頭的剪切強(qiáng)度為33. 81MPa，釬料的自腐蝕電位為-0. 937V。實(shí)施例3 :各組份按重量百分比計(jì)分別為Zn 7. 5%，Al 0. 25%，Ag 0. 6%，余量為Sn。合金熔煉方法和性能測(cè)試方法同實(shí)施例I。上述配比得到的無鉛釬料固相線在
197.450C，液相線在205. 57 °C，配合市售商用釬劑，在TP2銅板上的鋪展面積為6. 96m2，在3003鋁板上鋪展面積為24. 61cm2，得到的Cu/Al釬焊接頭的剪切強(qiáng)度為33. 84MPa，釬料的自腐蝕電位為-0. 962V。實(shí)施例4 :各組份按重量百分比計(jì)分別為Zn 7%，Al 0. 44%，Ag 0. 6%，余量為Sn。合金熔煉方法和性能測(cè)試方法同實(shí)施例I。上述配比得到的無鉛釬料固相線在197. 93°C，液相線在206. 04 °C，配合市售商用釬劑，在TP2銅板上的鋪展面積為6. 57m2，在3003鋁板上鋪展面積為28. 34cm2，得到的Cu/Al釬焊接頭的剪切強(qiáng)度為32. 65MPa，釬料的自腐蝕電位為-0. 972V。實(shí)施例5 :各組份按重量百分比計(jì)分別為Zn 7. 5%，Al 0. 25%，Ag 0. 6%，Ni0.1%，余量為Sn。合金熔煉方法和性能測(cè)試方法同實(shí)施例I。上述配比得到的無鉛釬料固相線在200. 43 °C，液相線在208. 12 °C，配合市售商用釬劑，在TP2銅板上的鋪展面積為6. 32m2，在3003鋁板上鋪展面積為27. 56cm2,得到的Cu/Al釬焊接頭的剪切強(qiáng)度為31. 21MPa，釬料的自腐蝕電位為-0. 743V。實(shí)施例6 :各組份按重量百分比計(jì)分別為=Zn 7%，Al 0. 44%，Ag 0. 6%，P 0. 01%,余量為Sn。合金熔煉方法和性能測(cè)試方法同實(shí)施例I。上述配比得到的無鉛釬料固相線在
198.930C，液相線在207. 32 V，配合市售商用釬劑，在TP2銅板上的鋪展面積為8. 08m2，在3003鋁板上鋪展面積為37. 11cm2，得到的Cu/Al釬焊接頭的剪切強(qiáng)度為37. 42MPa，釬料的自腐蝕電位為-0. 987V。實(shí)施例7 :各組份按重量百分比計(jì)分別為=Zn 7%，Al 0. 44%，Ag 0. 6%，P 0. 01%,RE 0.01%余量為Sn。合金熔煉方法和性能測(cè)試方法同實(shí)施例I。上述配比得到的無鉛釬料固相線在199. 24°C，液相線在209. 35 °C，配合市售商用釬劑，在TP2銅板上的鋪展面積為8. 21m2，在3003鋁板上鋪展面積為35. 11cm2，得到的Cu/Al釬焊接頭的剪切強(qiáng)度為39. 42MPa，釬料的自腐蝕電位為-0. 947V。實(shí)施例9 :各組份按重量百分比計(jì)分別為=Zn 8. 5%，Al 0. 35%，Ag 0. 7%，P 0. 1%，Ni 0.1%，RE 0.01%，余量為Sn。合金熔煉方法和性能測(cè)試方法同實(shí)施例I。上述配比得到的無鉛釬料固相線在199. 75°C，液相線在207. 31 °C，配合市售商用釬劑，在TP2銅板上的鋪展面積為8. 15m2，在3003鋁板上鋪展面積為43. 06cm2，得到的Cu/Al釬焊接頭的剪切強(qiáng)度為42. 51MPa，釬料的自腐蝕電位為-0. 819V。實(shí)施例10 :各組份按重量百分比計(jì)分別為Zn 8. 2%，Al 0. 2%，Ag 0. 55%，P
0.01%,Ni 1%，RE 0.5%，余量為Sn。合金熔煉方法和性能測(cè)試方法同實(shí)施例I。上述配比得 到的無鉛釬料固相線在203. 83°C，液相線在214. 62 °C，配合市售商用釬劑，在TP2銅板上的鋪展面積為8. 2m2，在3003鋁板上鋪展面積為43. 11cm2，得到的Cu/Al釬焊接頭的剪切強(qiáng)度為43. 12MPa，釬料的自腐蝕電位為-0. 753V。
權(quán)利要求
1.一種用于鋁銅軟釬焊的Sn-Zn基無鉛釬料合金，其特征在于所述Sn-Zn基無鉛釬料合金包括以下重量百分比的組分=Zn為7-8. 5%，Al為0. 2-0. 49%，Ag為0. 55-0. 7%，P為0-0. 1%，Ni 為 0-1%, RE 為 0-0. 5%，其余為 Sn。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于鋁銅軟釬焊的Sn-Zn基無鉛釬料合金的制備方法，其特征在于制備過程包括以下步驟 (1)熔煉Zn-Al中間合金 按照重量百分比，Al為6%，Zn為余量的Zn-Al中間合金要求稱量塊狀純度為99. 99% 的金屬Zn和純度為99. 99%的金屬Al ;在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)氣氛下，升溫至450_500°C首先熔化金屬Zn，然后加入金屬Al，充分?jǐn)嚢韬?，保?0-15分鐘后降溫取出； (2)熔煉Sn-Zn基無鉛釬料合金 ①Sn-Zn基無鉛釬料合金的制備是使用純度為99.99%的金屬Sn、Zn_6Al中間合金、純度為99. 99%的金屬Ag、純度為99. 99%的金屬Ni、P含量為重量百分比15%的市售Sn-P合金和RE冶煉，按重量百分比配比釬料合金各組分，共200克，放置到耐高溫管中； ②使用氫氣火焰將耐高溫管一端燒熔密封，另一端燒熔為細(xì)口并使用真空泵進(jìn)行抽真空處理，排凈管內(nèi)的空氣后，將細(xì)口處燒熔密封； ③將耐高溫管放于電阻爐中，加熱至400°C熔煉，待所有組元均熔化后，保溫2-3小時(shí)，期間每半小時(shí)將耐高溫管翻轉(zhuǎn)攪拌一次，使合金均勻化，待合金呈均勻液態(tài)后，降溫冷卻至室溫，取出釬料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于鋁銅軟釬焊的Sn-Zn基無鉛釬料合金的制備方法，其特征在于所述耐高溫管采用石英管或陶瓷管。
全文摘要
一種用于鋁銅軟釬焊的Sn-Zn基無鉛釬料合金及其制備方法，屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域。釬料合金組分的重量百分比Zn為7-8.5%；Al為0.2-0.49%；Ag為0.55-0.7%；P為0-0.1%；Ni為0-1%；RE為0-0.5%，Sn為余量。其制備步驟(1)熔煉Zn-Al中間合金，按Zn-6Al配比在450℃保護(hù)氣氛下熔煉合金，先熔化Zn再加入Al，攪拌均勻后冷卻。(2)熔煉釬料合金，按所述合金配比，將純金屬及中間合金密封于石英管中，抽真空后加熱石英管，合金完全熔化后，攪拌均勻，保溫3小時(shí)后，水冷取出。本發(fā)明與現(xiàn)有的Sn基無鉛釬料合金相比，在銅和鋁上均有較好的潤濕性，由此而具有良好的焊接性能；其焊接接頭具有優(yōu)良的力學(xué)性能，比現(xiàn)有的Sn-Ag-Cu、Sn-9Zn釬料更適合于鋁銅軟釬焊。
文檔編號(hào)C22C1/03GK102642099SQ20121013886
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月5日
發(fā)明者周強(qiáng), 康寧, 王清, 董闖, 趙寧, 黃明亮 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)