CN1006141B - 铜基钎焊料 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接领域。主要适用于钎焊钢铜材料的钎焊用料。本发明铜基钎焊料去掉了以前所采用的银钎焊料中的银，又克服了现有技术中由于磷、硼元素的加入给钎焊后带来的焊接处脆性相的出现。并可作成薄带状。钎焊料的成分为（重量％）Ｎｉ０．５～２．５％；Ｓｎ１０～２０％，余为铜。本发明焊料与现有技术相比较，具有焊接强度高，使用范围广，钎焊工艺简单等优点。

Description

铜基钎焊料

本发明属于焊接领域。主要适用于钎焊钢铜材料的钎焊用料。

现在已被人们广泛地用于铜基和黑色金属焊接的有银焊片，这种焊片由于含有昂贵的银和有毒的镉，而且在使用时又需要添加助焊剂，这不仅污染了被焊接的表面和操作人员的身体健康，而且银焊片还有价格贵和使用不方便等缺点。现在已经生产出无需加助焊剂的焊片与焊条。这类焊片与焊条主要为Cu-Ni-Sn-P系和Cu-Ni-Sn-B系。这两类焊料虽然在焊接时焊接工艺性能上达到了银焊片的水平，但是由于焊料本身含有较高的磷和硼，在焊接时可与铁合金形成脆性相，导致焊接后接头部位强度降低，满足不了实际应用的需要。

日本公开特许公报昭60-40688公开了一种钎焊料，其成分为Sn20-30%，Ni3-10%，其余为铜的钎焊料被制成粉末状态后，才能为钎焊料，其使用状态是混在适量空气的碳氢系气体保护下用于钎焊的，由于受到这些限制，必然给使用时带来许多不方便。由于在这种材料的成分中Ni、Sn含量均较高，使这种钎焊料不可能生产成带材或丝材。

本发明的目的是提供一种不含磷硼元素的，钎焊脆性低的，使用范围广而在施焊时不需施加任何气体保护的铜基钎焊料。

由本发明所提供的铜基钎焊料的具体化学成分为（重量%）;Ni0.5～2.5%;Sn10～20%;其余为Cu。

Cu-Sn合金中的Sn含量小于7%时，虽然可以进行机械加工，但材材的熔点高达1020℃，当Sn含量高于20%后，这种材料就无法加工成材，而只能制成粉状料。因此本发明将Sn含量定为10-20%（重量%）以兼顾焊接温度及成材加工。由于随着Sn含量的提高，本发明钎焊料的固相线与液相线都有所下降，同时固相线与液相线之间的间距也变小，这样将会提高钎焊料在使用时的流动性，利于钎焊时操作人员的操作。

在本发明钎焊料中金属镍的含量为（重量%）0.5～2.5%。为了进一步改善钎焊料的焊接性能，本发明对钎焊料成分中镍的含量加以限制。根据Cu-Ni-Sn相图可知，在室温时该合金是由α+η相所组成，若提高Ni在合金中的含量，则η相的含量也会增加，那么钎焊料是无法制成具有良好韧性的薄带。在钎焊料中加入适量的镍，可以使焊接结合部的晶粒度小于被钎焊材料内部的晶粒度，其原因是焊料的金相组织是由α铜和富锡的ε相组成，而ε相形成的是较粗大的网状结构。ε相的显微硬度为HV＝452，而α相的硬度值为HV＝153。可见ε相比α相的硬度值要高近三倍，而ε相为脆性相，当在合金中加入金属镍后，使粗大网状结构得到改善和控制，其钎焊料ε相的硬度值也由金属镍的加入而显著下降为HV＝222，α相变为HV＝167，使钎焊料内ε相与α相两相硬度差值缩小，这就使得焊接后焊接部位具有较大的韧性，另外镍可以与γ-Fe形成无限固溶体，与Fe具有很强的亲合力，当在钎焊料中加入镍后，使钎焊料各种元素向铁中的扩散溶解能力都有所增强，扩散是沿α-Fe晶介处进行，由于晶介处空位要高于晶粒内部，易于元素的扩散，因此由于钎焊料中镍的加入，使得本发明钎焊料具有很好的流动性和润湿性，焊接强度具有明显的提高。

本发明钎焊料是以铜为主，同时加入了锡和镍，本发明合金的制造方法采用快速冷却法制成具有很高韧性的薄带，其制造方法为：先将各种金属原料按所设定成分配好，再放入高频感应炉的坩埚内，等金属料全部熔化后，再将熔液以10⁶℃/秒快速冷却至室温。

本发明铜基钎焊料与现有技术其它种类钎焊料相比较，具有以下几种特点：

1.本发明钎焊料与现有钎焊料相比较钎焊强度高，其钎焊工艺性能见表1，钎焊后的机械性能见表2。

由表1、表2可看出，本发明的钎焊料与其它几种钎焊料相比较，具有更好的综合钎焊性能。

表1 各种钎焊料的工艺性能对比

表2 各种钎焊料机械性能的对比

2.本发明钎焊料的使用范围广，钎焊操作工艺简便。

实施例

本发明铜基钎焊料是在上述的成分范围内生产了两个成分的钎焊料，其化学成分范围见表3。

表3 两种成分钎焊料的化学成分（重量%）

将上述成分熔化后，采用10⁶℃/秒的冷却速度将合金制成具有很高韧性的钎焊料薄带。其机械性能检验结果见表4。

表4 两种成分钎焊料的检验结果

Claims (1)

1、一种适用于钎焊钢、铜材料的Cu-Ni-Sn系铜基钎焊料，其组成为（重量%）Ni0.5-2.5%;Sn10-20%，其余为铜。