CN103014404B - 一种微波磁控管封接合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种微波磁控管封接合金材料，其组分及各组分的质量百分比为：Ag：57~65.5%，In：11~13%，Cu：22~24%，Ge：1~2%，Co：0.1~1%，Ni：0.2~2%，Nd：0.1~0.5%，Yb：0.1~0.5%。本发明既降低了材料成本，又减少了封接时候的能量损耗，同时使封接材料的清洁度及气密性有了很大的提高，由于合金中加入了稀土元素使封接材料的冷加工性能也得到了很好的改善。
Description
技术领域
本发明涉及电子封接材料技术领域，尤其是涉及一种用于封接微波磁控管的多元合金封接材料。
背景技术
在微波用磁控管的封接中，特别是陶瓷与金属、金属与金属的封接中，为了达到其密封性能，人们大都采用常规的含银70%以上的封接材料，其封接温度一般在830~900℃之间。由于银是贵金属元素，常规封接材料含银量高且焊接温度也较高，高昂的材料成本和封接时的高能耗很难适应竞争日趋激烈的市场需求，人们迫切需求一种封接性能良好且价格低廉、焊接温度较低的新型封接材料。常规的银铜铟封接材料中虽然贵金属银的含量及熔化温度降低了，但由于其密封性能欠佳，冷加工变形量小且色泽灰暗，一般都不被用于磁控管的封接。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种微波磁控管封接合金材料及其制备方法。本发明既降低了材料成本，又减少了封接时候的能量损耗，同时使封接材料的清洁度及气密性有了很大的提高，由于合金中加入了稀土元素使封接材料的冷加工性能也得到了很好的改善。
本发明的技术方案如下：
一种微波磁控管封接多元合金材料，其组分及各组分的质量百分比为：Ag：57~65.5%，In：11~13%，Cu：22~24%，Ge：1~2%，Co：0.1~1%，Ni：0.2~2%，Nd：0.1~0.5%，Yb：0.1~0.5%。
具体制备方式如下：
（1）将Cu、Co、Ni放入真空熔炼炉内，炉内抽真空至1~0.1Pa，再加热到1200~1350℃，然后冷却到室温，制成铜钴镍中间合金；
（2）把铜钴镍中间合金压延成厚度为0.1~0.5mm的板带，通过板带折叠弯曲把In组分包裹住，再与Ag、Ge、Nd、Yb组分一起置入真空熔炼炉内，炉内抽真空至0.4~0.04Pa，再加热到1000~1200℃；
（3）待Ag、Cu、In、Ge、Co、Nd、Ni、Yb在真空熔炼炉内熔融后，降温至850~950℃，将熔融液倒至定型模具内，待温度降到室温后，将定型模具从真空炉内拿出，得到制作本封接材料所需的铸锭；
（4）把得到的铸锭经轧制压延、热处理，厚度达到0.04~0.2 mm，经修整冲压至所需形状即可。
步骤（4）优化的处理方法是：把得到的铸锭反复冷轧，热处理，冷加工的道次加工率应控制在10%左右，两次退火之间的总加工率可达到70%左右，使其厚度达到0.04~0.2 mm，经修整冲压至所需形状即可。
本发明有益的技术效果在于：
（1）由于合金组分中的Co、Ni高熔点元素已和Cu元素做成中间合金，使多元合金在熔炼时熔点大大降低，减少了高温熔炼时原材料的挥发，使多元合金的配比成分更加精准。
（2）封接时的能耗降低：本多元合金的熔化温度在620~670℃，所需要的封接温度在730~780℃之间；而常规AgCu焊料的熔化温度在780~800℃，所需的封接温度在830~880℃。两者相比，使用本封接材料所需的能耗明显降低。
（3）提高了清洁度及气密性：多元合金中Nd、Ge、Co元素不仅有细化晶粒的作用，还能净化晶界，同时还有提高防腐蚀和抗氧化的能力。特别是Nd元素的加入可大大提高封接器件的气密性。
（4）多元合金中Ni元素的加入，既能提高焊料在硬质合金上的湿润性，同时又能提高被封接件的结合强度。
（5）本封接材料中Ge、Co、Nd、Ni元素的加入，改善了合金材料的冷加工性能，提高了合金材料的塑性，使合金材料的变形量大大增加。
（6）原材料的成本降低：本多元合金封接材料Ag含量65.5~57.5%，与常规的封接材料中70%以上的Ag含量相比，大大降低了贵金属Ag的使用量，使成本大幅下降。
具体实施方式
实施例1
（1）将Cu、Co、Ni放入真空熔炼炉内，炉内抽真空至1Pa，再加热到1350℃，然后冷却到室温，制成铜钴镍中间合金；
（2）把铜钴镍中间合金压延成厚度为0.1~0.5mm的板带，通过板带折叠弯曲把In组分包裹住，再与Ag、Ge、Nd、Yb组分一起置入真空熔炼炉内，炉内抽真空至0.4Pa，再加热到1200℃；
（3）待Ag、Cu、In、Ge、Co、Nd、Ni、Yb在真空熔炼炉内熔融后，降温至950℃，将熔融液倒至定型模具内，待温度降到室温后，将定型模具从真空炉内拿出，得到制作本封接材料所需的铸锭；
（4）把得到的铸锭反复冷轧，热处理，冷加工的道次加工率应控制在10%左右，两次退火之间的总加工率可达到70%左右，使其厚度达到0.04~0.2 mm，经修整冲压至所需形状即可。
实施例2
（1）将Cu、Co、Ni放入真空熔炼炉内，炉内抽真空至0.1Pa，再加热到1200℃，然后冷却到室温，制成铜钴镍中间合金；
（2）把铜钴镍中间合金压延成厚度为0.1~0.5mm的板带，通过板带折叠弯曲把In组分包裹住，再与Ag、Ge、Nd、Yb组分一起置入真空熔炼炉内，炉内抽真空至0.04Pa，再加热到1000℃；
（3）待Ag、Cu、In、Ge、Co、Nd、Ni、Yb在真空熔炼炉内熔融后，降温至900℃，将熔融液倒至定型模具内，待温度降到室温后，将定型模具从真空炉内拿出，得到制作本封接材料所需的铸锭；
（4）把得到的铸锭反复冷轧，热处理，冷加工的道次加工率应控制在10%左右，两次退火之间的总加工率可达到70%左右，使其厚度达到0.04~0.2 mm，经修整冲压至所需形状即可。
实施例3
（1）将Cu、Co、Ni放入真空熔炼炉内，炉内抽真空至0.5Pa，再加热到1270℃，然后冷却到室温，制成铜钴镍中间合金；
（2）把铜钴镍中间合金压延成厚度为0.1~0.5mm的板带，通过板带折叠弯曲把In组分包裹住，再与Ag、Ge、Nd、Yb组分一起置入真空熔炼炉内，炉内抽真空至0.2Pa，再加热到1100℃；
（3）待Ag、Cu、In、Ge、Co、Nd、Ni、Yb在真空熔炼炉内熔融后，降温至850℃，将熔融液倒至定型模具内，待温度降到室温后，将定型模具从真空炉内拿出，得到制作本封接材料所需的铸锭；
（4）把得到的铸锭反复冷轧，热处理，冷加工的道次加工率应控制在10%左右，两次退火之间的总加工率可达到70%左右，使其厚度达到0.04~0.2 mm，经修整冲压至所需形状即可。
实施例1~3所用的各原料组分的质量如表1所示，单位为kg。
表1
将实施例2制备的封接材料经过焊接到微波炉磁控管上之后，测试其焊接性能，其测试结果如表2所示。
表2
表2中的行业标准出自《钎焊手册》第二版，机械工业出版社，张启运、庄鸿寿主编。从表2可以看出，本发明所制备的封接材料的焊接性能优于常规的封接材料，能满足微波用磁控管高气密性使用要求。
Claims (1)
1.一种微波磁控管封接合金材料，其特征在于其组分及各组分的质量百分比为：Ag：57~65.5%，In：11~13%，Cu：22~24%，Ge：1~2%，Co：0.1~1%，Ni：0.2~2%，Nd：0.1~0.5%，Yb：0.1~0.5%；
具体步骤如下：
（1）将Cu、Co、Ni放入真空熔炼炉内，炉内抽真空至1~0.1Pa，再加热到1200~1350℃，然后冷却到室温，制成铜钴镍中间合金；
（2）把铜钴镍中间合金压延成厚度为0.1~0.5mm的板带，通过板带折叠弯曲把In组分包裹住，再与Ag、Ge、Nd、Yb组分一起置入真空熔炼炉内，炉内抽真空至0.4~0.04Pa，再加热到1000~1200℃；
（3）待Ag、Cu、In、Ge、Co、Nd、Ni、Yb在真空熔炼炉内熔融后，降温至850~950℃，将熔融液倒至定型模具内，待温度降到室温后，将定型模具从真空炉内拿出，得到制作本封接材料所需的铸锭；
（4）把得到的铸锭经轧制压延、热处理，厚度达到0.04~0.2 mm，经修整冲压至所需形状即可。
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