CN104588863B - 一种Ag-Cu-Ti层状复合钎料的超声波焊制备方法 - Google Patents

Abstract

一种Ag-Cu-Ti层状复合钎料的超声波焊制备方法，是利用超声波焊接的固态成形特点，制备可用于陶瓷与陶瓷、陶瓷与金属钎焊的Ag-Cu-Ti复合钎料的方法。该方法是将宽度为30mm的三层金属箔叠合后进行超声波焊接，制备层状复合钎料，其中上、下两层为Ag-Cu共晶箔，其厚度范围为21μm~51μm，中间层为纯Ti箔。上、中、下三层金属箔的厚度比为1:0.02~0.50:1，调整金属箔厚度比例可调整焊料中活性元素的含量，活性元素Ti的质量百分比为0.4%~10%。该复合钎料的厚度为50μm~100μm，熔化温度区间为780℃~870℃。本发明制备的复合钎料对陶瓷具有良好的润湿性，能满足陶瓷/陶瓷、陶瓷/金属的钎焊要求。

Description

一种 Ag-Cu-Ti 层状复合钎料的超声波焊制备方法

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种利用超声波焊接的固态成形特点，制备可用于陶瓷与陶瓷、陶瓷与金属钎焊的Ag-Cu-Ti层状复合钎料的方法。

技术背景

陶瓷材料具有独特的抗氧化、耐腐蚀、耐高温、强度高、较高的硬度和耐磨性等特点，已发展成为被普遍认可的高性能结构材料，广泛应用于冶金、宇航、能源、机械、汽车、电子、光学等领域。陶瓷材料最为常用的连接方法是钎焊，包括直接钎焊和间接钎焊。间接钎焊是把陶瓷表面预金属化处理，然后用常规金属钎料进行钎焊。由于工艺繁琐，生产效率很低，间接钎焊的应用受到了很多限制。直接钎焊是用含活性元素的金属钎料直接对陶瓷进行焊接，从而大幅度提高了生产效率。目前，Ag-Cu-Ti钎料是活性钎料钎焊法中最常用的钎料之一。Ag-Cu-Ti钎料有以下几种制备方法：合金熔炼法、粉末冶金法、层片热轧法和膏状钎料。由于Ti在Ag或Cu的溶解度小，极易形成偏析聚集，合金熔炼工艺性差。膏状钎料和粉末冶金法制备的钎料中活性元素极易被氧化，从而活性下降，不易存放；层片热轧法难保证各层金属同步变形，且Ag-Cu共晶箔的Cu会和Ti在高温热轧时易发生反应，不利于Ti活性的保护，再者因晶粒粗大而轧制困难。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术中存在的不足，提供一种Ag-Cu-Ti复合钎料的超声波焊制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

1、Ag-Cu-Ti层状复合钎料由上、中、下三层组成，其中上、下两层为厚度相等的Ag-Cu共晶箔，其厚度范围为21μm~51μm，中间层为纯Ti箔；Ag-Cu-Ti层状复合钎料上、中、下三层金属箔的厚度比为1:0.02~0.50:1；通过调整金属箔厚度比例调整焊料中活性元素的含量，活性元素Ti的质量百分比为0.4%~10%；制备的复合钎料厚度50μm~100μm，其熔化温度区为780℃~870℃；

2、将宽度为30mm的金属箔叠合后进行超声波焊接，焊接参数为：焊接压力F：120N~150N，焊接时间t：30ms~50ms，振动频率ƒ：20kHz，振幅A：14μm~15μm；

所述超声波焊接包括超声波滚焊或超声波点焊；所述超声波滚焊焊接速度1m/min~1.5 m/min。

本发明的有益效果：将超声波焊接方法用于制备Ag-Cu-Ti层状复合钎料，工艺简单、能耗低、焊料纯度高。解决了现有技术中难以克服的诸如合金熔炼中成分偏析等问题。超声波焊接具有固态成形、低温、低压、低能耗等优点，既避免了合金熔炼中的成分偏析，又保持了Ti的活性，保证复合钎料结合后有良好的焊接性能，能满足陶瓷/陶瓷、陶瓷/金属的钎焊要求；层状复合钎料具有形状、尺寸容易与接头配合，与粉状钎料相比使用简单，在钎焊时，活性元素被事先氧化的可能性小，从而使活性元素很好地被保护。

附图说明

图1为超声波滚焊原理图；图2为超声波点焊原理图；

图中，1—换能器、2—聚能器、3—焊头、4—工作台、5—控制电源、6—Ag-Cu共晶箔、7—纯Ti箔 。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明将上下两层为Ag-Cu共晶箔，中间层金属为纯Ti箔的三层金属，按厚度比为1:0.02~0.50:1的比例叠合后，在焊接参数为焊接压力F：120N~150N，焊接时间t：30ms~50ms，振动频率ƒ：20kHz，振幅A：14μm~15μm（超声波滚焊焊接速度1m/min~1.5 m/min）条件下进行超声波焊接结合制备层状复合钎料。层状复合钎料上下两层的Ag-Cu共晶箔的厚度范围为21μm~51μm。调整金属箔厚度比例可调整焊料中活性元素的含量。制备的复合钎料厚度为50μm~100μm，其熔化温度区间为780℃~870℃，对陶瓷具有良好的润湿性，能满足陶瓷/陶瓷、陶瓷/金属的钎焊要求，钎焊后有较高的接头强度。

实施例 1 ：

上、下两层均为21μm的Ag-Cu共晶箔，中间层金属为10.4μm纯Ti箔。在超声波焊接参数为焊接压力F：120N，焊接时间t：30ms，振动频率ƒ：20kHz，振幅A：14μm，焊接速度1m/min条件下，将宽度为30mm金属带叠合后进行超声波滚焊，制得厚度为50μm的层状复合钎料，活性元素Ti的质量百分比为10.0%，熔化温度区间为780℃~870℃，对陶瓷具有很好的润湿性，钎焊后有较高的接头强度。

实施例 2 ：

上、下两层均为51μm的Ag-Cu共晶箔，中间层金属为1μm纯Ti箔。在超声波焊接参数为焊接压力F：150N，焊接时间t：50ms，振动频率ƒ：20kHz，振幅A：15μm，焊接速度1.5m/min条件下，将宽度为30mm金属带叠合后进行超声波滚焊，制得厚度为100μm的层状复合钎料，活性元素Ti的质量百分比为0.4%，熔化温度区间为780℃~830℃，对陶瓷具有很好的润湿性，钎焊后有较高的接头强度。

实例 3 ：

上、下两层均为38μm的Ag-Cu共晶箔，中间层金属为7μm纯Ti箔。在超声波焊接参数为焊接压力F：140N，焊接时间t：40ms，振动频率ƒ：20kHz，振幅A：15μm，焊接速度1.2m/min条件下，将宽度为30mm金属带叠合后进行超声波滚焊，制得厚度为100μm的层状复合钎料，活性元素Ti的质量百分比为4.1%，熔化温度区间为780℃~850℃，对陶瓷具有很好的润湿性，钎焊后有较高的接头强度。

实例 4 ：

上、下两层均为30μm的Ag-Cu共晶箔，中间层金属为3μm纯Ti箔。在超声波焊接参数为焊接压力F：135N，焊接时间t：35ms，振动频率ƒ：20kHz，振幅A：14μm条件下，将宽度为30mm金属带叠合后进行超声波点焊，焊接区的平面大小为15mm×15mm，剪掉多余材料，可获得15mm×15mm×80μm的层状复合钎料，活性元素Ti的质量百分比为2.2%，熔化温度区间为780℃~840℃，对陶瓷具有很好的润湿性，钎焊后有较高的接头强度。

实例 5 ：

上、下两层均为44μm的Ag-Cu共晶箔，中间层金属为5μm纯Ti箔。在超声波焊接参数为焊接压力F：145N，焊接时间t：40ms，振动频率ƒ：20kHz，振幅A：15μm条件下，将宽度为30mm金属带叠合后进行超声波点焊，焊接区的平面大小为15mm×15mm，剪掉多余材料，可获得15mm×15mm×90μm的层状复合钎料，活性元素Ti的质量百分比为2.5%，熔化温度区间为780℃~840℃，对陶瓷具有很好的润湿性，钎焊后有较高的接头强度。

实例 6 ：

上、下两层均为27μm的Ag-Cu共晶箔，中间层金属为9μm纯Ti箔。在超声波焊接参数为焊接压力F：130N，焊接时间t：35ms，振动频率ƒ：20kHz，振幅A：15μm条件下，将宽度为30mm金属带叠合后进行超声波点焊，焊接区的平面大小为15mm×15mm，剪掉多余材料，可获得15mm×15mm×80μm的层状复合钎料，活性元素Ti的质量百分比为7.0%，熔化温度区间为780℃~860℃，对陶瓷具有很好的润湿性，钎焊后有较高的接头强度。

Claims (1)

1.一种Ag-Cu-Ti层状复合钎料的超声波焊制备方法，其特征在于：

A、Ag-Cu-Ti层状复合钎料由上、中、下三层组成，其中上、下两层为厚度相等的Ag-Cu共晶箔，其厚度范围为21μm～51μm，中间层为纯Ti箔；Ag-Cu-Ti层状复合钎料上、中、下三层金属箔的厚度比为1:0.02～0.50:1；通过调整金属箔厚度比例调整钎料中活性元素的含量，活性元素Ti的质量百分比为0.4％～10％；制备的复合钎料厚度50μm～100μm，其熔化温度区为780℃～870℃；

B、将宽度为30mm的金属箔叠合后进行超声波焊接，焊接参数为：焊接压力F：120N～150N，焊接时间t：30ms～50ms，振动频率f：20kHz，振幅A：14μm～15μm；

所述超声波焊接包括超声波滚焊或超声波点焊；所述超声波滚焊焊接速度1m/min～1.5m/min。