CN103008907A - 铜铝液相扩散焊用焊料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液相扩散焊工艺，特别涉及一种铜铝异种金属的液相扩散焊用焊料，原料的重量百分数如下：Al87-95%，Cu2-5%，Si1-3%，Nd0.01-0.5%，Bi0.01-0.05%，Zn1-3%，Zr0.001-0.05%，Fe0.2-2%。与现有技术相比，本发明的铜铝液相扩散焊用焊料，无需真空系统，焊接压力低、时间短，操作简单，成本低，效率高，焊接件弯曲180度不开裂，焊缝最高到530℃不脱开。

Description

铜铝液相扩散焊用焊料
技术领域
本发明涉及液相扩散焊工艺，特别涉及一种铜铝异种金属的液相扩散焊用焊料。
背景技术
铜与铝都是制造导热体和导电体的材料，从结构与功能的实现以及经济的角度来看，常常需要将铝与铜牢固的连接起来。但铝的表面极易氧化，所形成的氧化膜十分牢固，导热性和导电性很差，采用机械连接难以满足热、电等使用性能的要求。因此，在实际生产中广泛采用焊接方法来实现铜铝的可靠连接。然而，铜与铝在熔点、线膨胀系数、比热容和热导率方面性能差异很大，造成其熔焊焊接性差，极易发生接头脆化、形成裂纹和强度降低等问题，一般较少采用熔焊方法来焊接。到目前为止，铜铝焊接较多采用非熔化焊方法，如闪光焊、摩擦焊、超声焊、滚压焊和爆炸焊等。虽然在焊接过程中铜铝不发生熔化，但由于在短时间内施加大的焊接压力，铜铝变形大其存在较大的焊接应力，在实际使用中受环境和温度的影响，接头易发生开裂，影响其使用寿命和安全性。
公告号为CN 100349683 C的中国发明专利，公开了一种铜铝扩散钎焊方法，该方法在焊接中无需施加压力就可实现铜板与铝板的可靠连接，形成界面结合稳定、密封性好的铜铝接头。但焊接采用真空系统且焊接时间长，造成设备成本高、效率低。
公告号为CN 101972902 B的中国发明专利，公开了一种铜铝焊接用铝合金焊料及其制备方法，铜铝焊接用铝合金焊料组成为AL 60-72%，Cu或者Ge 25-35%，Si 1-5%，Mg 1-5%，Li或者Sb或Bi≤1%。其中的Cu或者Ge、Si、Mg用量较大，增加了成本。
发明内容
为了解决以上铜铝异种金属焊接时条件苛刻、已公开的焊料成本高的问题，本发明提供了一种无需真空系统、加热温度低、使用压力小、时间短、成本低的铜铝液相扩散焊用焊料。
本发明是通过以下措施实现的：
一种铜铝液相扩散焊用焊料，原料的重量百分数如下：
Al 87-95%，Cu 2-5%，Si 1-3%，Nd 0.01-0.5%，Bi 0.01-0.05%，Zn 1-3%，Zr 0.001-0.05%，Fe 0.2-2%。
所述的铜铝液相扩散焊用焊料，原料的重量百分数如下：
Al 91%，Cu 4%，Si 3%，Nd 0.03%，Bi 0.01%，Zn 1%，Zr 0.025%，Fe 0.935%。
所述的铜铝液相扩散焊用焊料，原料的重量百分数如下：
Al 88%，Cu 4%，Si 3%，Nd 0.4%，Bi 0.05%，Zn 2.5%，Zr0.05%，Fe 2%。
所述的铜铝液相扩散焊用焊料，厚度为30-100μm。
所述的铜铝液相扩散焊用焊料，厚度为50μm。
所述的铜铝液相扩散焊用焊料，在铜铝焊接面之间放置所述的铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580℃，继续加热当温度达到610-620℃时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力1-2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。
所述的铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是用车床或者铣床加工铜铝表面，粗糙度为Ra0.23-0.68um。
本发明的铜铝液相扩散焊工艺利用焊料的熔化，不仅可去除铜铝表面氧化膜，而且在铜铝母材内形成薄层过渡液相，并在随后的瞬间压力下挤出表面氧化膜，实现铜铝扩散结合。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明的铜铝液相扩散焊用焊料，无需真空系统，焊接压力低、时间短，操作简单，成本低，效率高，焊接件弯曲180度不开裂，焊缝最高到530℃不脱开。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例来进一步说明。
实施例1：
铜铝液相扩散焊用焊料，原料的重量百分数如下：
Al 87%，Cu 5%，Si 3%，Nd 0.5%，Bi 0.05%，Zn 2.4%，Zr0.05%，Fe 2%。
使用上述原料制备成30-100μm的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。
用车床或者铣床加工铜铝表面，粗糙度为Ra0.23um，在铜铝焊接面之间放置50μm厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580℃，继续加热当温度达到610-620℃时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力1-2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。
参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝300℃不脱开。
实施例2：
铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下：
Al 88%，Cu 4%，Si 3%，Nd 0.4%，Bi 0.05%，Zn 2.5%，Zr0.05%，Fe 2%。
使用上述原料制备成30-100μm的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。
在铜铝焊接面之间放置50μm厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580℃，继续加热当温度达到610-620℃时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力1-2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。
参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝500℃不脱开。
实施例3：
铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下：
Al 89%，Cu 3%，Si 3%，Nd 0.3%，Bi 0.02%，Zn 3%，Zr 0.04%，Fe 1.64%。
使用上述原料制备成30-100μm的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。
用车床加工铜铝表面，粗糙度为Ra0.68um，在铜铝焊接面之间放置50μm厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580℃，继续加热当温度达到610-620℃时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力1-2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。
参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝430℃不脱开。
实施例4：
铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下：
Al 90%，Cu 3%，Si 3%，Nd 0.2%，Bi 0.03%，Zn 2.5%，Zr0.01%，Fe 1.26%。
使用上述原料制备成30-100μm的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。
在铜铝焊接面之间放置50μm厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580℃，继续加热当温度达到610-620℃时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力1-2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。
参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝450℃不脱开。
实施例5：
铜铝液相扩散焊用焊料，原料的重量百分数如下：
Al 91%，Cu 4%，Si 3%，Nd 0.03%，Bi 0.01%，Zn 1%，Zr 0.025%，Fe 0.935%。
使用上述原料制备成30-100μm的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。
在铜铝焊接面之间放置50μm厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580℃，继续加热当温度达到610-620℃时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力1-2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。
参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝530℃不脱开。
实施例6：
铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下：
Al 92%，Cu 4%，Si 1%，Nd 0.1%，Bi 0.01%，Zn 1.5%，Zr0.02%，Fe 1.37%。
使用上述原料制备成30-100μm的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。
在铜铝焊接面之间放置50μm厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580℃，继续加热当温度达到610-620℃时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力1-2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。
参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝350℃不脱开。
实施例7：
铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下：
Al 93%，Cu 2%，Si 2%，Nd 0.05%，Bi 0.02%，Zn 1%，Zr 0.005%，Fe 1.925%。
使用上述原料制备成30-100μm的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。
在铜铝焊接面之间放置50μm厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580℃，继续加热当温度达到610-620℃时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力1-2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。
参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝300℃不脱开。
实施例8：
铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下：
Al 95%，Cu 2%，Si 1%，Nd 0.01%，Bi 0.01%，Zn 1.779%，Zr 0.001%，Fe 0.2%。
使用上述原料制备成30-100μm的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。
在铜铝焊接面之间放置50μm厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580℃，继续加热当温度达到610-620℃时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力1-2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。
参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝400℃不脱开。

Claims (7)

1.一种铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下：
Al 87-95%，Cu 2-5%，Si 1-3%，Nd 0.01-0.5%，Bi 0.01-0.05%，Zn 1-3%，Zr 0.001-0.05%，Fe 0.2-2%。
2.根据权利要求1所述的铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下：
Al 91%，Cu 4%，Si 3%，Nd 0.03%，Bi 0.01%，Zn 1%，Zr 0.025%，Fe 0.935%。
3.根据权利要求1所述的铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下：
Al 88%，Cu 4%，Si 3%，Nd 0.4%，Bi 0.05%，Zn 2.5%，Zr 0.05%，Fe 2%。
4.根据权利要求1所述的铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是厚度为30-100μm。
5.根据权利要求1所述的铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是厚度为50μm。
6.根据权利要求1所述的铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是在铜铝焊接面之间放置所述的铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580℃，继续加热当温度达到610-620℃时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力1-2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。
7.根据权利要求6所述的铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是用车床或者铣床加工铜铝表面，粗糙度为Ra0.23-0.68um。
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