CN106271202A - 一种复合钎焊材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种复合钎焊材料及其制备方法，复合钎焊材料断面结构呈典型的三明治型结构，两边合金为银铜锡，成分质量百分比为：Ag，55～65％；Cu，27‑35％；Sn，8‑15％；中间层为高纯银。制备方法：采用真空熔炼的AgCuSn，轧制到所需厚度，线切割成两块同样大小的板材，砂纸打磨表面，酒精清洗干净，冷风吹干；而后与同样处理的Ag板，采用热压扩散连接的方法复合在一起，再通过轧制的方法制备0.02～0.5mm的箔材。该材料钎焊性能良好，可用作电真空焊料，焊接铜、镍、钢、可伐合金等同类或异种金属的构件和零件。

Description

一种复合钎焊材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料的成形加工领域，尤其涉及一种银铜锡合金-银复合钎焊材料及其制备方法。
背景技术
熔流温度在600～700℃范围的钎料是电真空器件焊接的末级钎料，该温度范围的钎料种类繁多，但是用于电真空器件最常见的是银铜锡、银铜铟和银铜磷。其中，AgCuSn钎料主要用作电真空焊料，钎接铜、镍、钢、可伐合金等同类或异种金属的构件和零件。但该合金塑性差，加工易开裂，加工成片材不易，焊接后焊接层也是塑性差，易开裂。
金属(合金)片材复合材料生产方法一般有复合轧制法、挤压法、爆炸复合法、钎焊法。轧制复合的缺点是复合层的精度难于控制，由于要经过中间退火，不能获得极薄复合包覆层；挤压法界面为机械结合，结合强度低；爆炸法操作难度大，不易控制。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种夹层式复合钎焊材料及制备方法。该复合材料钎焊时，外层AgCuSn熔化铺展，中间的银片不受影响，留在母材的中间，形成一层受力缓冲带，会在钎缝中形成框架结构，能提高钎料的填缝能力，降低钎焊残余应力提高焊接的性能。其制备工艺保证了复合材料层间结合牢固，钎焊过程中不会发生片层剥离。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合钎焊材料，该材料为三层层叠结构；其中，银铜锡合金材料作为两个外层，合金成分质量百分比为：Ag 55～65％，Cu 27-35％，Sn 8-15％；中间层为高纯银。
如上所述的复合钎焊材料，优选地，所述银铜锡合金层与高纯银层的厚度比为1∶(1～2)。
如上所述的复合钎焊材料，优选地，所述复合钎焊材料的厚度为0.02～0.5mm。
另一方面，本发明提供一种复合钎焊材料的制备方法，其工艺步骤如下：
a)真空熔炼制得银铜锡铸锭，成分质量百分比为：Ag 55～65％，Cu 27-35％，Sn8-15％；
b)银铜锡铸锭固溶处理：400-550℃，保温2-4小时，水淬；
c)银铜锡铸锭轧制：冷轧成板材至厚度为1～2mm；
d)切割：将银铜锡板和纯银板切割至合适的尺寸；
e)预处理：将切割好的银铜锡板和纯银板砂纸打磨表面，酒精清洗干净，冷风吹干；
f)热压扩散连接：温度500～590℃，压力4～10Mpa，时间10～100min。
g)轧制：将钎焊复合的材料冷轧至要求的厚度0.06～0.5mm。
又一方面，本发明提供一种复合钎焊材料，其是采用如上所述的方法制备的。
再一方面，本发明提供上述的复合钎焊材料作为中温电真空器件焊接的末级钎料的应用。
本发明的有益效果在于以下几个方面：
1.该复合钎焊材料于钎焊时，外层AgCuSn熔化铺展，中间的银片不受影响，留在母材的中间，形成一层受力缓冲带，会在钎缝中形成框架结构，能提高钎料的填缝能力，降低钎焊残余应力提高焊接的性能。
2.该复合钎焊材料的熔化温度为580-760℃之间，钎焊性能良好，可以作为中温电真空器件焊接的末级钎料，焊接铜、镍、钢、可伐合金等同类或异种金属的构件和零件。
3.本发明制备方法中的银铜锡铸锭固溶处理步骤可提高合金材料的加工性能，克服了该合金塑性差、加工易开裂的问题。经过固溶处理的合金可通过冷轧制成片材，避免了热轧工艺造成材料氧化问题。
4.不同材料层间采用热压扩散焊接工艺，并提出适合的工艺条件，获得的复合材料层间结合牢固，钎焊过程中不会发生片层剥离。
附图说明
图1是实施例1制备的复合钎焊材料断面金相照片(×1000倍)。
图2是应用实施例1制备的复合钎焊材料的焊接面照片(×500倍)。
具体实施方式
实施例1 制备复合钎焊材料(一)
a)将银、铜、锡真空熔炼制得银铜锡铸锭，组成质量百分比为：Ag 60％，Cu 28％，Sn 12％；熔炼温度为950℃。
b)银铜锡铸锭固溶处理：530℃，保温2.5小时，水淬；
c)银铜锡铸锭轧制：冷轧成板材至厚度为2mm；每次压下量为10％。
d)切割：将银铜锡板和纯银板切割至70×70mm；
e)预处理：将切割好的银铜锡板和纯银板砂纸打磨表面，酒精清洗干净，冷风吹干；
f)热压扩散连接：温度590℃，压力10Mpa，钎焊时间70min。
g)轧制：将钎焊复合的材料冷轧至厚度为0.06mm。
图1为制备的复合钎焊材料断面金相照片，从照片可见，银铜锡层与纯银层间无明显界面，说明两层结合紧密。
使用该钎焊材料对铜基材进行焊接，焊接过程中未发生焊片层剥离。图2为复合钎料焊接无氧铜的焊缝金相组织图，可以看出钎缝的边界分布着大量的铜基富银相，钎料对母材的结合性能良好。焊缝中间有一层未化的高塑性银层，形成受力缓冲带，能提高钎料的填缝能力。
实施例2 制备复合钎焊材料(二)
a)将银、铜、锡真空熔炼制得银铜锡铸锭，组成比为：Ag 58％重量份，Cu 30％重量份，Sn 12％重量份；熔炼温度为1000℃。
b)银铜锡铸锭固溶处理：550℃，保温2.0小时，水淬；
c)银铜锡铸锭轧制：冷轧成板材至厚度为1mm；每次压下量为20％。
d)切割：将银铜锡板和纯银板切割至100×100mm；
e)预处理：将切割好的银铜锡板和纯银板砂纸打磨表面，酒精清洗干净，冷风吹干；
f)热压扩散连接：温度570℃，压力9Mpa，钎焊时间100min。
g)轧制：将钎焊复合的材料冷轧至厚度为0.04mm。
实施例3 制备复合钎焊材料(三)
a)将银、铜、锡真空熔炼制得银铜锡铸锭，组成比为：Ag 59％重量份，Cu 29.5％重量份，Sn11.5％重量份；熔炼温度为1000℃。
b)银铜锡铸锭固溶处理：530℃，保温2小时，水淬；
c)银铜锡铸锭轧制：冷轧成板材至厚度为2mm；每次压下量为15％。
d)切割：将银铜锡板和纯银板切割至200×200mm：
e)预处理：将切割好的银铜锡板和纯银板砂纸打磨表面，酒精清洗干净，冷风吹干；
f)热压扩散钎焊连接：温度580℃，压力10Mpa，钎焊时间50min。
g)轧制：将钎焊复合的材料冷轧至厚度为0.045mm。
实施例4
应用实施例1-3制备的复合钎焊材料进行钎焊试验，取得试验数据见表1。
表1
焊料 基材 熔化温度 焊着率 焊缝抗拉强度
实施例1 铜镍 625℃ 93％ 24MPa
实施例2 铜 632℃ 95％ 44MPa
实施例3 铜 620℃ 91％ 38MPa

Claims (6)

1.一种复合钎焊材料，其特征在于，该材料为三层层叠结构；其中，银铜锡合金材料作为两个外层，合金成分质量百分比为：Ag 55～65％，Cu 27-35％，Sn 8-15％；中间层为高纯银。
2.如权利要求1所述的复合钎焊材料，其特征在于：所述银铜锡合金层与高纯银层的厚度比为1∶(1～2)。
3.如权利要求1或2所述的复合钎焊材料，其特征在于：所述复合钎焊材料的厚度为0.02～0.5mm。
4.一种复合钎焊材料的制备方法，其特征在于，其工艺步骤如下：
a)真空熔炼制得银铜锡铸锭，成分质量百分比为：Ag 55～65％，Cu 27-35％，Sn 8-15％；
b)银铜锡铸锭固溶处理：400-550℃，保温2-4小时，水淬；
c)银铜锡铸锭轧制：冷轧成板材至厚度为1～2mm；
d)切割：将银铜锡板和纯银板切割至合适的尺寸；
e)预处理：将切割好的银铜锡板和纯银板砂纸打磨表面，酒精清洗干净，冷风吹干；
f)热压扩散连接：温度500～590℃，压力4～10Mpa，时间10～100min。
g)轧制：将钎焊复合的材料冷轧至要求的厚度0.06～0.5mm。
5.一种复合钎焊材料，其特征在于，其是采用权利要求4所述的方法制备的。
6.权利要求5所述的复合钎焊材料作为中温电真空器件焊接的末级钎料的应用。
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