CN103433646A - 一种新型热熔焊接材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型热熔焊接材料及其制备方法，属于化工材料技术领域。它是由以下重量份数的组分制备而成：氧化铜60～90份、氧化亚铜10～30份、铝20～40份、氟化钙2～18份、铜20～40份、锰1～9份、氧化镁0.2～8份和硅0.2～8份。本发明的有益效果是：能提高焊接头的强度，无气泡，不易腐蚀，降低焊接时的噪音和易让焊渣从熔模中脱落。

Description

一种新型热熔焊接材料及其制备方法
技术领域
本发明属于化工材料技术领域，具体涉及一种新型热熔焊接材料及其制备方法。
背景技术
热熔焊接是利用金属化合物之间的反应产生高温，通过过热的熔融金属，直接或间接加热工作，在特制的石墨磨具的型腔中形成一定的性状、尺寸，符合工艺要求的熔焊接头。该法可以进行铜和铜、铜和钢、铜和镀锌钢、相同金属或不同金属之间的焊接。
现有主要有铜导体热熔焊剂和铝导体热熔焊剂两大类产品，在使用过程中，存在着如下缺点：（1）焊接点牢固性差，焊接好后易发生断裂；（2）焊接时响声太大，影响操作人员的身体健康；（3）焊接点不光滑，焊渣脱落不干净。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型热熔焊接材料，能提高焊接点的牢固性，降低响声。
本发明的另一目的是提供该热熔焊接材料的制备方法。
本发明所采取的技术方案是一种新型热熔焊接材料，它是由以下重量份数的组分制备而成：氧化铜60～90份、氧化亚铜10～30份、铝20～40份、氟化钙2～18份、铜20～40份、锰1～9份、氧化镁0.2～8份和硅0.2～8份。
作为优选，本发明热熔焊接材料是由以下重量份数的组分制备而成：氧化铜65～75份、氧化亚铜15～25份、铝25～35份、氟化钙5～15份、铜25～35份、锰3～7份、氧化镁1～5份和硅1～5份。
作为优选，本发明热熔焊接材料是由以下重量份数的组分制备而成：氧化铜70份、氧化亚铜20份、铝30份、氟化钙10份、铜30份、锰5份、氧化镁2份和硅3份。
作为优选，所述氧化铜为片状氧化铜。试验证明，片状氧化铜优于颗粒状的氧化铜，能使反应更加充分，反应完成后没有残渣，从而可提高氧化铜的利用率。
作为优选，所述片状氧化铜为20目片状氧化铜、40目片状氧化铜、60目片状氧化铜、80目片状氧化铜、100目片状氧化铜或这些片状氧化铜的任意混合物。试验证明，采用不同粒度的片状氧化铜共同使用，在有限的空间内能降低组分间的缝隙，从而可提高反应温度和增加反应的纯铜水。
作为优选，所述铝为片状铝。试验证明，片状铝优于颗粒状铝，能使反应更加充分。
作为优选，所述片状铝为60目片状铝、80目片状铝、150目片状铝、200目片状铝或这些片状铝的任意混合物。采用不同粒度的片状铝以任意比例混合，自由搭配，可以调节反应温度，以便适应不同材料之间的焊接。
作为优选，所述铜为60目铜粉或80目铜粉中一种，或它们的混合物。
作为优选，所述氟化钙为200目氟化钙粉末；所述锰为200目锰粉；所述氧化镁为200目氧化镁粉；所述硅为200目硅粉。
该热熔焊接材料的制备方法，包括以下步骤：将氧化铜、氧化亚铜、铝、氟化钙、铜、锰、氧化镁和硅混匀，即得。
本发明热熔焊接材料是以氧化铜、氧化亚铜、铝、氟化钙、铜、锰、氧化镁和硅为组分，经科学配伍，通过各组分间相互结合，能提高焊接头的强度，降低焊接时的噪音和容易使焊渣从熔模中脱落。
其中，氧化铜、氧化亚铜和铜相互结合，可以增加铜水，降低反应所需温度，同时降低焊接时的响声。铝能根据焊接材料的不同来调节反应温度。氟化钙能有效使焊渣脱落。锰和硅能提高韧性，使焊接点坚硬而富有弹性，提升抗拉力和抗氧化。氧化镁作为催化剂，可使反应充分完全，还可降低焊接噪音。硅能使焊接点耐高温，提高韧性和抗氧化的作用。
本发明的工作原理是：以金属铜和金属铁之间进行焊接为例进行说明。金属铜和金属铁的焊接属于异质金属的高熔点焊接，因此在焊接时，用焊接材料填满连接处的间隙，形成连接金属的合金。
氧化物分解与铝热还原反应同步进行，反应过程如下：
氧化物分解：
4CuO→2Cu2O+O2；
2Cu2O→4Cu+O2；
2MgO→2Mg+O2；
4Al+3O2→2Al2O3；
2CaF2+SiO2→Si F4+2CaO；
2CaO→2Ca+O2；
铝热还原反应：
2Al+3CuO→3Cu+Al2O3；
2Al+3MgO→3Mg+Al2O3；
2Al+3CaO→3Ca+Al2O3；
其中，铝为还原剂，与氧的反应是放出热量的，利用这个反应的高反应热，铝可以从其它氧化物中置换出金属，同时放出热量可以将反应混合物加热至很高的温度（3000℃左右），也能将产物金属熔化而同氧化铝熔渣分层。
铜与硅结合使用，具有良好的焊接能力，使金属铜与金属铁焊接时，容易焊接，接面的强度更大；铜与铝混合使用，在600℃以下能发生固相的互溶，形成单相的合金，从而使焊接点的硬度加大，耐磨性和腐蚀性提高，增加焊接面的粘结强度。
本发明的有益效果是：
（1）本发明热熔焊接材料能降低金属熔点和提高连接性，从而提高焊接头的强度，不容易断裂。
（2）能降低焊接时的噪音，避免熔模裂开，提高熔模的使用期限。
（3）能使焊接点光滑，焊渣从熔模中脱落干净。
（4）本发明热熔焊接材料能对多种不同金属之间进行焊接，焊接后，导电性能好，机械强度高。
（5）能使焊接点不会产生气泡，从而不会影响焊接点的导电和牢固。
（6）由于在焊接材料中添加了硅、锰，并经过反应形成新的合金，能使焊接点不易腐蚀。
具体实施方式
为使本领域技术人员详细了解本发明的生产工艺和技术效果，下面以具体的生产实例来进一步介绍本发明的应用和技术效果。
实施例一：
取20目片状氧化铜10克、40目片状氧化铜10克、60目片状氧化铜10克、80目片状氧化铜20克和100目片状氧化铜20克混匀，备用。
取60目片状铝10克、80目片状铝10克、150目片状铝5克和200目片状铝5克混匀，备用。
再取100目20克氧化亚铜粉末、200目氟化钙粉末10克、60目铜粉30克、200目锰粉5克、200目氧化镁粉2克、200目硅粉3克与上述备用的粉末混匀，得成品。
实施例二：
取20目片状氧化铜10克、40目片状氧化铜10克、60目片状氧化铜15克、80目片状氧化铜20克和100目片状氧化铜20克混匀，备用。
取60目片状铝5克、80目片状铝5克、150目片状铝5克和200目片状铝10克混匀，备用。
再取200目氧化亚铜粉末25克、200目氟化钙粉末15克、60目铜粉25克、200目锰粉7克、200目氧化镁粉3克、200目硅粉1克与上述备用的粉末混匀，得成品。
实施例三：
取20目片状氧化铜90克、60目片状铝20克、150目氧化亚铜粉末10克、100目氟化钙粉末5克、60目铜粉40克、200目锰粉3克、150目氧化镁粉1克和150目硅粉0.5克混匀，得成品。
为验证本发明效果，特作以上测试：
Figure BDA0000378560130000041
市售产品1为浙江新昌华甸公司生产销售的热熔焊剂；市售产品2为浙江远创公司生产销售的热熔焊剂；市售产品3为上海雷威公司生产销售的热熔焊剂。
测试焊点光滑度和有无气泡产生，可通过眼睛观察进行判断。
焊点牢固度经过在机床上采用同一压力反复施力得出，其中市售产品一般施力4次后断裂，本发明各实施例经数十次反复施力后，无变化。说明经本发明焊接材料加工的焊接点，牢固度好。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种新型热熔焊接材料，其特征在于：它是由以下重量份数的组分制备而成：氧化铜60～90份、氧化亚铜10～30份、铝20～40份、氟化钙2～18份、铜20～40份、锰1～9份、氧化镁0.2～8份和硅0.2～8份。
2.根据权利要求1所述的一种新型热熔焊接材料，其特征在于：它是由以下重量份数的组分制备而成：氧化铜65～75份、氧化亚铜15～25份、铝25～35份、氟化钙5～15份、铜25～35份、锰3～7份、氧化镁1～5份和硅1～5份。
3.根据权利要求1所述的一种新型热熔焊接材料，其特征在于：它是由以下重量份数的组分制备而成：氧化铜70份、氧化亚铜20份、铝30份、氟化钙10份、铜30份、锰5份、氧化镁2份和硅3份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种新型热熔焊接材料，其特征在于：所述氧化铜为片状氧化铜。
5.根据权利要求4所述的一种新型热熔焊接材料，其特征在于：所述片状氧化铜为20目片状氧化铜、40目片状氧化铜、60目片状氧化铜、80目片状氧化铜、100目片状氧化铜或这些片状氧化铜的任意混合物。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种新型热熔焊接材料，其特征在于：所述铝为片状铝。
7.根据权利要求6所述的一种新型热熔焊接材料，其特征在于：所述片状铝为60目片状铝、80目片状铝、150目片状铝、200目片状铝或这些片状铝的任意混合物。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的一种新型热熔焊接材料，其特征在于：所述铜为60目铜粉或80目铜粉中一种，或它们的混合物。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的一种新型热熔焊接材料，其特征在于：所述氧化亚铜为100目氧化亚铜粉末；所述氟化钙为200目氟化钙粉末；所述锰为200目锰粉；所述氧化镁为200目氧化镁粉；所述硅为200目硅粉。
10.一种利用权利要求1-9中任一项所述热熔焊接材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将氧化铜、氧化亚铜、铝、氟化钙、铜、锰、氧化镁和硅混匀，即得。
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