CN103567658B - 一种银钎焊料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于合金焊料领域，提供了一种适用于电真空器件的银钎焊料及其制备方法。该银钎焊料的化学成分包括银、铜及磷。本发明银钎焊料，通过在银铜合金中加入磷，磷能够和铜重新形成共晶，使银铜钎焊料的熔点相对下降，消除银含量降低所产生的熔点上升的影响，同时在该银钎焊料中磷含量较少，对银钎焊料的导电、导热性能不会产生影响；通过减少银用量，使得银钎焊料的成本大大降低，但是却保存了共晶银铜的全部优良性能。本发明银铜焊料制备方法操作简单，成本低廉，生产效益高，非常适于工业化生产。

Description

一种银钎焊料及其制备方法
技术领域
本发明属于合金焊料技术领域，尤其涉及一种适用于电真空器件的银钎焊料及其制备方法。
背景技术
目前，在电真空器件的如磁控管、行波管等各种组件的焊接中，大部分使用共晶银铜作为焊料。共晶银铜(AgCu28)焊料具有低电阻率、优异的导热性能与真空密封性能，应用于生产磁控管、行波管、大功率发射管、X射线管等电电真空器件中的阳极、天线、叶片以及排气管等组件的钎焊料，能够产生优异的导电、导热、加工性能。使用上述共晶银铜的电电真空器件的工作性能稳定。但是，白银属于贵金属，共晶银铜焊料中银用量很大，高达72%，而且，近年来工业白银价格持续上升，导致生产成本不断增加。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种银钎焊料，解决现有技术中共晶银铜作为电真空器件焊料所存在的高成本问题；以及该银钎焊料的制备方法。
本发明是这样实现的，
一种银钎焊料，包括如下重量百分含量的化学成分：
银23～60%
铜38～75%
磷0.01～2%。
本发明进一步提供上述银钎焊料的制备方法，包括如下步骤：
真空条件下，将银锭和铜锭熔化，得到银铜熔融液；
真空条件下，向该银铜熔融液中加入磷化铜，冷却得到金属合金，其中银的重量百分含量为23～60%，铜的重量百分含量为38～75%，磷的重量百分含量为0.01～2%；
将该金属合金冲制形成银钎焊料。
本发明银钎焊料，通过在银铜合金中加入磷，磷能够和铜重新形成共晶，使银钎焊料的熔点相对下降，消除银含量降低所产生的熔点上升的影响，同时在该银钎焊料中磷含量较少，对银钎焊料的导电、导热性能不会产生影响，通过减少银用量，使得银钎焊料的成本大大降低，但是却保存了共晶银铜的全部优良性能。本发明银铜焊料制备方法操作简单，成本低廉，生产效益高，非常适于工业化生产。
附图说明
图1是本发明实施例1-3的银钎焊料的熔点曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
目前在电真空器件的钎焊中，大部分使用共晶银铜作为钎焊料。共晶银铜具有诸多优良的性能，但是共晶银铜中银含量较高，而且工业白银价格不断上升，导致共晶银铜的生产成本不断增加。因此，本发明实施例的银钎焊料以共晶银铜为基础，通过降低银的用量，以节约成本。但是，一般情况下共晶银铜的熔点为780℃，银含量的下降会使合金的熔点上升，熔点超过800℃，这首先不利于操作，而且会造成电真空器件的损坏。本发明实施例的银钎焊料通过在降低银含量的同时，向合金中引入磷，通过磷与铜重新形成共晶合金，从而实现银钎焊料的熔点下降。
本发明实施例提供一种银钎焊料，包括如下重量百分含量的化学成分：
银23～60%
铜38～75%
磷0.01～2%。
本发明实施例各重量百分含量为各化学成分占银钎焊料的重量百分含量。
本发明实施例银钎焊料，绝大部分的成分为银、铜及磷，焊料中所含有的杂的重量百分含量小于0.01%。该杂质主要由锰、镍、铁组成。在银钎焊料中，银的重量百分含量为23～60%，优选为25～50%。与一般共晶银铜相比，本发明实施例银钎焊料中银含量下降30%以上，实现银钎焊料的成本大大降低。
在银钎焊料中，铜的重量百分含量为38～75%，优选为48～75%三种元素的配比主要是为了调节焊料的熔点到820℃左右。
该磷在银钎焊料中的重量百分含量为0.01～2%，优选为0.1～1.8%。通过在银铜合金中引入磷，磷元素会和铜重新形成共晶合金，这种重新形成的共晶合金的熔点会下降。经试验发现，在上述银和铜的用量范围内，引入上述优选的含量的磷，会使银钎焊料的熔点下降至780℃左右，和现有的共晶银铜熔点一致，无需调整钎焊温度，就可以满足生产要求。本发明实施例银钎焊料中，磷含量小于2%，含量甚微，磷元素的增加不会对银钎焊料的其他性能造成影响，从而能够保持共晶银铜的其他优良性能。
本发明实施例的银钎焊料，保持了一般共晶银铜的性能，而且相对于一般的共晶银铜，成本低廉，具有明显的价格优势。
本发明实施例进一步提供上述银钎焊料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S01，真空熔融处理
真空条件下，将银锭和铜锭熔化，得到银铜熔融液；
步骤S02，制备含磷银铜合金：
真空条件下，向该银铜熔融液中加入磷化铜，冷却得到金属合金，其中银的重量百分含量为23～60%，铜的重量百分含量为38～75%，磷的重量百分含量为0.01～2%；
步骤S03，制备银钎焊料：
将该金属合金冲制形成银钎焊料。
步骤S01中，该银锭的纯度在99.9%以上，该银锭在所制备的银钎焊料中重量百分含量的23～60%，优选为20-50%。该铜锭的纯度在99.9%以上，该铜锭在所制备的银钎焊料中重量百分含量的38～73%，优选为48～73%。将该银锭及铜锭置于真空熔化炉中，将温度调整至780～850℃，使银锭及铜锭熔化，形成银铜熔融液。
步骤S02中，将磷化铜加入至步骤S01真空熔化炉的银铜熔融液中，将温度调整至780～850℃，使磷化铜熔化于该银铜熔融液中，搅拌，使体系混合均匀。该磷化铜的加入量为使磷元素的重量占最后所制备得到的银钎焊料总重量的0.01～2%，优选为0.1～1.8%。然后冷却，得到金属合金。
步骤S03中，将步骤S02得到的金属合金进行冷轧、拉拔、冲压等处理进一步形成电真空器件部件焊接所需要的尺寸，得到银钎焊料。
步骤S01、S02及S03中，加入的银锭、铜锭及磷化铜的具体量，按照本发明实施例银钎焊料的成本比例确定。
本发明实施例银钎焊料制备方法，操作简单，成本低廉，非常适于工业化生产。
以下结合具体实施例对上述银钎焊料制备方法进行详细阐述。
实施例1
1、将重量百分比为25%的工业白银锭与无氧铜锭置入真空熔炼炉，通电将温度调整至780℃，使银锭与铜锭熔化、搅拌得到银铜熔融液；
2、向真空熔炼炉的该银铜熔融液中加入磷化铜，使磷占银钎焊料的重量百分比为0.02%，继续通电将温度调整至780℃，搅拌、冷却，得到杂质含量总和低于0.01%的合金锭，该无氧铜锭的量由工业白银锭和磷化铜的量确定，使银钎焊料的总量为100%；
3、将步骤(2)得到的合金锭冷轧、拉拨、冲压，并进一步定型成为电真空器件部件焊接所需的尺寸，得到银钎焊料。
实施例2
1、将重量百分比为45%的工业白银锭与无氧铜锭置入真空熔炼炉，通电将温度调整至810℃，使银锭与铜锭熔化、搅拌得到银铜熔融液；
2、向真空熔炼炉的该银铜熔融液中加入磷化铜，使磷占银钎焊料的重量百分比为0.5%，继续通电将温度调整至810℃，搅拌、冷却，得到杂质含量总和低于0.01%的合金锭，该无氧铜锭的量由工业白银锭和磷化铜的量确定，使银钎焊料的总量为100%；
3、将步骤(2)得到的合金锭冷轧、拉拨、冲压，并进一步定型成为电真空器件部件焊接所需的尺寸，得到银钎焊料。
实施例3
1、将重量百分比为60%的工业白银锭与无氧铜锭置入真空熔炼炉，通电将温度调整至850℃，使银锭与铜锭熔化、搅拌得到银铜熔融液；
2、向真空熔炼炉的该银铜熔融液中加入磷化铜，使磷占银钎焊料的重量百分比为1.8%，，继续通电将温度调整至850℃，搅拌、冷却，得到杂质含量总和低于0.01%的合金锭，该无氧铜锭的量由工业白银锭和磷化铜的量确定，使银钎焊料的总量为100%；
3、将步骤(2)得到的合金锭冷轧、拉拨、冲压，并进一步定型成为电真空器件部件焊接所需的尺寸，得到银钎焊料。
请参阅图1，图1显示本发明实施例1-3的银钎焊料的熔点曲线图，横坐标为温度，纵坐标为差示扫描量热法测量的功率差。
[1]表示实施例1的银钎焊料的熔点曲线，其峰值综合分析如下：
面积：120.7J/g
峰值：789.8℃
起始点：774.0℃
终止点：799.9℃
宽度：18.8℃（37%）
高度：2.46mW/mg；
[2]表示实施例2的银钎焊料的熔点曲线，其峰值综合分析如下：
面积：157.3J/g
峰值：796.5℃
起始点：773.8℃
宽度：24.9℃（37%）
高度：2.567mW/mg；
[3]表示实施例3的银钎焊料的熔点曲线，其峰值综合分析如下：
面积：147J/g
峰值：790.8℃
起始点：774.3℃
终止点：803.5℃
宽度：24.2℃（37%）
高度：2.204mW/mg。从图1中可以看出，实施例1-3的银钎焊料的熔点均在780℃附近。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种银钎焊料制备方法，包括如下步骤：
将重量百分比为25％的工业白银锭与无氧铜锭置入真空熔炼炉，通电将温度调整至780℃，使所述工业白银锭与所述无氧铜锭熔化、搅拌得到银铜熔融液；
向真空熔炼炉的所述银铜熔融液中加入磷化铜，使磷占所述银钎焊料的重量百分比为0.02％，继续通电将温度调整至780℃，搅拌、冷却，得到杂质含量总和低于0.01％的合金锭，所述无氧铜锭的量由所述工业白银锭和所述磷化铜的量确定，使银钎焊料的总量为100％；
将所述合金锭冷轧、拉拔、冲压，并进一步定型成为电真空器件部件焊接所需的尺寸，得到银钎焊料。
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