CN103406684B

CN103406684B - 一种银-铜-铟-镍中温钎焊料

Info

Publication number: CN103406684B
Application number: CN201310331862.8A
Authority: CN
Inventors: 熊华平; 陈波; 赵海生; 吴世彪; 吴欣
Original assignee: BEIJING INSTITUTE OF AERONAUTICAL MATERIALS CHINA AVIATION INDUSTRY GROUP Corp
Current assignee: BEIJING INSTITUTE OF AERONAUTICAL MATERIALS CHINA AVIATION INDUSTRY GROUP Corp
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2033-08-01
Also published as: CN103406684A

Abstract

本发明属于中温钎焊材料领域，涉及一种银-铜-铟基中温钎焊料，尤其涉及一种适用于无氧铜-无氧铜钎焊不锈钢-不锈钢钎焊、无氧铜-不锈钢钎焊、无氧铜-表面金属化的陶瓷钎焊或者表面金属化的陶瓷-表面金属化的陶瓷钎焊的钎焊料。钎焊料的成份及重量百分比为：Cu：33.00～34.50，In：11.00～12.20，Ni：0.00～4.50，Ag余量，或者Cu：34.50～36.00，In：9.50～11.60，Ni：0.00～4.50，Ag余量，或者Cu：36.00～38.00，In：8.00～12.00，Ni：0.00～4.50，Ag余量。本发明钎料加工性能好，可以加工成带材、丝材，需要的钎焊温度在750℃～780℃的钎焊温度下获得的焊接接头的强度，比Ag72-Cu28共晶钎料还要高出40%～110%。本发明适用于火焰钎焊、感应加热钎焊、真空炉中钎焊、炉中惰性气体保护钎焊等多种钎焊方法。

Description

一种银-铜-铟-镍中温钎焊料

技术领域

本发明属于中温钎焊材料领域，涉及一种银-铜-铟基中温钎焊料，尤其涉及一种适用于无氧铜-无氧铜钎焊不锈钢-不锈钢钎焊、无氧铜-不锈钢钎焊、无氧铜-表面金属化的陶瓷钎焊或者表面金属化的陶瓷-表面金属化的陶瓷钎焊的钎焊料。

背景技术

Ag72-Cu28（重量百分比）钎料，或者以Ag72-Cu28共晶成分为基础、加入0.5%～4.0%（重量百分比）的Ni的中温钎料，在航空、航天、化工、机械、电子、冶金、核能等工业领域上获得广泛的应用，而且特别适宜于如下材料组合的钎焊连接：无氧铜-无氧铜，或不锈钢-不锈钢，或无氧铜-不锈钢，或无氧铜-表面金属化的陶瓷，或者表面金属化的陶瓷-表面金属化的陶瓷，对应的钎焊温度一般在800℃～860℃。

但是，由于Ag属于贵重金属，上述钎料中Ag的含量高达72%左右（重量百分比），钎料的价格比较昂贵。虽然有人研究过Ag50-Cu50（重量百分比）钎料，但是由于其熔化温度范围高达779℃～850℃，其对应的钎焊温度往往提高至880℃～900℃，这样的钎料在钎焊使用过程中会增加能源的消耗，而且钎焊接头的强度性能明显不如Ag72-Cu28钎料，钎料的加工性能也明显降低。

也有关于Ag-Cu-Sn、Ag-Cu-In三元合金钎料、Ag-Cu-In-Sn四元合金钎料的研究或应用，但是这些三元、四元合金钎料对应钎焊接头的性能难以达到上述的Ag72-Cu28钎料，特别是向Ag-Cu合金、Ag-Cu-In合金中加入合金元素Sn还会不同程度地降低钎料的加工性能。

所以，目前在上述这些工程应用领域尚缺乏成本更低的、钎料自身加工性好并且能获得对应连接接头与Ag-Cu基钎料相当的或者更加优异的力学性能的中温钎料。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中存在的不足提供一种中温钎料，适用于无氧铜-无氧铜，或不锈钢-不锈钢，或无氧铜-不锈钢，或无氧铜-表面金属化的陶瓷，或者表面金属化的陶瓷-表面金属化的陶瓷钎焊的中温钎料。

本发明的技术解决方案是，其成份及重量百分比为：Cu：33.00～34.50，In：11.00～12.50，Ni：0.00～4.50，Ag余量。

其成份及重量百分比还可以为：Cu：34.50～36.00，In：9.50～11.60，Ni：0.00～4.50，Ag余量。

其成份及重量百分比还可以为：Cu：36.00～38.00，In：8.00～12.00，Ni：0.00～4.50，Ag余量。

本发明钎料适用的被焊材料包括：铜、钢、钛合金、高温合金、Ti₃Al基合金，或者Ti-Al-Nb系、Ti-Al系金属间化合物、金属基复合材料、表面金属化的陶瓷如Al₂O₃陶瓷或Si₃N₄陶瓷、表面金属化的陶瓷基复合材料等等，既适于这些材料自身的连接，也适于它们异种材料之间的连接。

本发明技术方案的优点是：本发明作为一种银-铜-铟基中温钎焊料，适用于无氧铜-无氧铜，或不锈钢-不锈钢，或无氧铜-不锈钢，或无氧铜-表面金属化的陶瓷，或者表面金属化的陶瓷-表面金属化的陶瓷钎焊的中温钎料。当前，市售的Ag和In的价格都比较贵，但In的价格明显比Ag便宜，而Cu的价格相对于Ag、In又要低很多。本发明钎料自身的塑性很好，因此具有良好的加工性能，可以方便地加工成带材、丝材，而且钎料中Ag含量不高于56%（重量百分比），In含量不高于12.5%（重量百分比），因此按当前的市场价格计算其钎料的成本价格相对于Ag72-Cu28共晶钎料降低20%～25%，这种成本优势在年需求量几吨的那些规模化生产中其经济效益是十分巨大的；其次，钎料的液相线温度相对于Ag72-Cu28共晶钎料得到降低，约为690℃～730℃，从而使得本发明钎料可以在750℃～780℃的钎焊温度下对被焊的金属或表面金属化的陶瓷具有良好的润湿性和流动性，并能够达到良好的连接效果，比Ag72-Cu28共晶钎料对应的钎焊温度降低几十度，在真空精密钎焊大批量生产中钎焊温度的降低就意味着能够明显节约大量能源，即钎料的使用成本得到降低，在规模化钎焊生产中经济效益巨大；再者，在750℃～780℃的钎焊温度下，本发明钎料获得的对无氧铜-不锈钢材料组合的钎焊连接，接头的剪切强度达到140MPa～180MPa，明显高于采用Ag72-Cu28共晶钎料在810℃～840℃的钎焊温度下所得的接头剪切强度70MPa～90MPa，即本发明钎料对应的无氧铜-不锈钢钎焊接头的强度比起Ag72-Cu28共晶钎料提高55%～100%。；本发明钎料获得的对无氧铜-无氧铜接头的钎焊连接，接头的剪切强度达到120MPa～150MPa，明显高于采用Ag72-Cu28共晶钎料在810℃～840℃的钎焊温度下所得的接头剪切强度60MPa～80MPa，即本发明钎料对应的无氧铜-无氧铜钎焊接头的强度比起Ag72-Cu28共晶钎料提高50%～80%；本发明钎料获得的对不锈钢-不锈钢接头的钎焊连接，接头的剪切强度达到190MPa～260MPa，明显高于采用Ag72-Cu28共晶钎料在810℃～840℃的钎焊温度下所得的接头剪切强度80MPa～100MPa，即本发明钎料对应的不锈钢-不锈钢钎焊接头的强度比起Ag72-Cu28共晶钎料提高90%～110%；本发明钎料获得的对无氧铜-表面金属化的Al₂O₃陶瓷接头的钎焊连接，接头的剪切强度达到100MPa～130MPa，明显高于采用Ag72-Cu28共晶钎料在810℃～840℃的钎焊温度下所得的接头剪切强度60MPa～70MPa，即本发明钎料对应的无氧铜-表面金属化的Al₂O₃陶瓷接头的强度比起Ag72-Cu28共晶钎料提高40%～60%。

再有，本发明的钎料，适用于火焰钎焊、感应加热钎焊、真空炉中钎焊、炉中惰性气体保护钎焊等多种钎焊方法。

具体实施方式

该种用于无氧铜-无氧铜，或不锈钢-不锈钢，或无氧铜-不锈钢，或无氧铜-表面金属化的陶瓷，或者表面金属化的陶瓷-表面金属化的陶瓷钎焊的钎料，其成份及重量百分比为：Cu：33.00～34.50，In：11.00～12.50，Ni：0.00～4.50，Ag余量。

上述钎料的使用形式可以是合金块体，可以是合金轧制带材，可以是拉拔出的丝材钎料，可以制成合金粉末，可以是元素混合粉末，也可以根据需要采用快速凝固技术制成的急冷态箔带钎料。

使用上述高温钎料进行钎焊的方法是：

（1）装配，根据连接接头的要求，在被焊的连接界面加入本发明钎料；

（2）加热，焊件装配后连同夹具一起放入真空加热炉中，保温后再随炉冷却至室温，或者气体保护感应加热，保温后冷却。推荐的钎焊温度为750℃～780℃。

本发明的钎料，也可以用于火焰钎焊、感应加热钎焊、真空炉中钎焊、炉中惰性气体保护钎焊等多种钎焊方法与工艺。

以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：

表1给出了本发明技术方案所述钎料的实施例及其每一个实施例中的成份及重量百分比组成。

采用表1所示的实施例1-42的成分钎料，它们的加工性好，可以分别加工成合金轧制带材、丝材，在750℃～780℃的钎焊温度下进行了无氧铜-不锈钢接头的钎焊连接，接头的剪切强度达到140MPa～180MPa，明显高于采用Ag72-Cu28共晶钎料在810℃～840℃的钎焊温度下所得的接头剪切强度70MPa～90MPa，即本发明钎料对应的无氧铜-不锈钢钎焊接头的强度比起Ag72-Cu28共晶钎料提高55%～100%。

采用表1所示的实施例1-42的成分钎料，分别以合金轧制带材、丝材的形式使用，在750℃～780℃的钎焊温度下进行了无氧铜-无氧铜接头的钎焊连接，接头的剪切强度达到120MPa～150MPa，明显高于采用Ag72-Cu28共晶钎料在810℃～840℃的钎焊温度下所得的接头剪切强度60MPa～80MPa，即本发明钎料对应的无氧铜-无氧铜钎焊接头的强度比起Ag72-Cu28共晶钎料提高50%～80%。

采用表1所示的实施例1-42的成分钎料，分别以合金轧制带材、丝材的形式使用，在750℃～780℃的钎焊温度下进行了不锈钢-不锈钢接头接头的钎焊连接，接头的剪切强度达到190MPa～260MPa，明显高于采用Ag72-Cu28共晶钎料在810℃～840℃的钎焊温度下所得的接头剪切强度80MPa～100MPa，即本发明钎料对应的不锈钢-不锈钢钎焊接头的强度比起Ag72-Cu28共晶钎料提高90%～110%。

采用表1所示的实施例1-42的成分钎料，分别以合金轧制带材、丝材的形式使用，在750℃～780℃的钎焊温度下进行了无氧铜-表面金属化的Al2O3陶瓷接头的钎焊连接，接头的剪切强度达到100MPa～130MPa，明显高于采用Ag72-Cu28共晶钎料在810℃～840℃的钎焊温度下所得的接头剪切强度60MPa～70MPa，即本发明钎料对应的无氧铜-表面金属化的Al₂O₃陶瓷接头的强度比起Ag72-Cu28共晶钎料提高40%～60%。

另需说明的是，凡本发明中所描述的具体实施例，其配方、工艺所用名称、被焊材料的名称等可以不同。凡基于本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种银-铜-铟基中温钎焊料，其特征在于，中温钎焊料的成份及重量百分比为：Cu：33.00～34.50，In：11.00～12.20，Ni：0.00～4.50，Ag余量，或者Cu：34.50～36.00，In：9.50～11.60，Ni：0.00～4.50，Ag余量，或者Cu：36.00～38.00，In：8.00～12.00，Ni：0.00～4.50，Ag余量。

2.根据权利要求1所述的一种银-铜-铟基中温钎焊料，其特征在于：所述中温钎焊料的成份及重量百分比组成为：Cu：34.50～36.00，In：9.50～11.00，Ni：0.00～4.50，Ag余量。

3.根据权利要求1所述的一种银-铜-铟基中温钎焊料，其特征在于：所述中温钎焊料的成份及重量百分比组成为：Cu：34.50～36.00，In：9.50～10.50，Ni：0.00～4.50，Ag余量。

4.根据权利要求1所述的一种银-铜-铟基中温钎焊料，其特征在于：所述中温钎焊料的成份及重量百分比组成为：Cu：36.00～38.00，In：8.00～11.00，Ni：0.00～4.50，Ag余量。

5.根据权利要求1所述的一种银-铜-铟基中温钎焊料，其特征在于：所述中温钎焊料的成份及重量百分比组成为：Cu：36.00～38.00，In：8.00～10.00，Ni：0.00～4.50，Ag余量。

6.根据权利要求1所述的一种银-铜-铟基中温钎焊料，其特征在于：所述中温钎焊料的成份及重量百分比组成为：Cu：35.00～36.00，In：10.00～11.50，Ni：0.00～4.50，Ag余量，或Cu：36.00～38.00，In：10.00～11.50，Ni：0.00～4.50，Ag余量。