CN110125570A - 一种锡银铜硅高熵合金钎料及其制备方法 - Google Patents

一种锡银铜硅高熵合金钎料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110125570A
CN110125570A CN201910526319.0A CN201910526319A CN110125570A CN 110125570 A CN110125570 A CN 110125570A CN 201910526319 A CN201910526319 A CN 201910526319A CN 110125570 A CN110125570 A CN 110125570A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solder
entropy alloy
raw material
tin silver
silver copper
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910526319.0A
Other languages
English (en)
Inventor
郑东海
唐愈
谢春晓
梁静珊
方喜波
范欢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GUANGDONG ZHONGSHI METALS CO Ltd
Dongguan University of Technology
Original Assignee
GUANGDONG ZHONGSHI METALS CO Ltd
Dongguan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GUANGDONG ZHONGSHI METALS CO Ltd, Dongguan University of Technology filed Critical GUANGDONG ZHONGSHI METALS CO Ltd
Priority to CN201910526319.0A priority Critical patent/CN110125570A/zh
Publication of CN110125570A publication Critical patent/CN110125570A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • B23K35/262—Sn as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3006—Ag as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/302—Cu as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3601—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
    • B23K35/3607—Silica or silicates

Abstract

本发明涉及一种合金钎料，尤指一种可用于铜合金、铝合金和钢材等多种材料的钎焊及其异种金属的钎焊的锡银铜硅高熵合金钎料及其制备方法；所述的钎料包括以下质量百分比的原料：20%~30%的Sn、20%~30%的Ag、20%~30%的Cu，以及20%~30%的Si；本发明的钎料适用面较广，可用于铜合金、铝合金和钢材等多种材料的钎焊及其异种金属的钎焊；本发明钎料相较于传统锡基钎料，其钎焊接头强度高；本发明钎料的塑性良好，便于加工，钎焊接着有很高的韧性；本发明钎料由于具有单一面心立方结构，其耐腐蚀性能优异；本发明钎料的制备工艺简单，具有良好的实用价值。

Description

一种锡银铜硅高熵合金钎料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种合金钎料，尤指一种可用于铜合金、铝合金和钢材等多种材料的钎焊及其异种金属的钎焊的锡银铜硅高熵合金钎料及其制备方法。
背景技术
高熵合金（High-entropy alloys）简称HEA，是由四种或四种以上等量或大约等量金属形成的合金。由于高熵合金可能具有许多理想的性质，因此在材料科学及工程上相当受到重视。以往的合金中主要的金属成分可能只有一至两种。例如会以铁为基础，再加入一些微量的元素来提升其特性，因此所得的就是以铁为主的合金。过往的概念中，若合金中加的金属种类越多，会使其材质脆化，但高熵合金和以往的合金不同，有多种金属却不会脆化，是一种新的材料，研究发现有些高熵合金的比强度比传统合金好很多，而且抗断裂能力、抗拉强度、抗腐蚀及抗氧化特性都比传统的合金要好。
钎料是指为实现两种材料（或零件）的结合，在其间隙内或间隙旁所加的填充物，更具体的是，钎料是指钎焊时，用来形成焊缝的填充材料。钎焊技术可用来连接不同种类、形状特殊、结构复杂的工件，其接头具有较佳的综合性能，且钎焊生产率高，易于实现自动化生产，大量应用于机械、化工、石油、航空、航天、能源和原子能等工业领域。
由于钎料的性能在很大程度上既影响钎焊的工艺性能又决定了钎焊的接头性能，所以在品种繁多的钎料种类中，它的选择应从接头使用要求，钎料和母材的相互匹配，钎焊加热工艺以及经济成本等角度进行综合考虑来确定，随着科技的发展，各种新材料的不断涌出，单一材质的钎料已经不能满足对各种材料的焊接要求，而作为打破了传统的合金设计理念，极大地丰富了合金体系的高熵合金，凭借其独特的四种效应——“高熵效应、晶格严重畸变效应、迟缓扩散效应和鸡尾酒效应”，可以获得优异的硬度、强度、韧性、高温强度和耐腐蚀性等性能，近年来的研究都是如何利用高熵合金的优势研发出适合各种焊接使用的钎料。
发明内容
针对发展的需求，本发明旨在提供一种合金钎料，尤指一种可用于铜合金、铝合金和钢材等多种材料的钎焊及其异种金属的钎焊，以锡银铜硅作为主料的高熵合金钎料及其制备方法。
本发明所采用的技术方案是：一种锡银铜硅高熵合金钎料，所述的钎料包括以下质量百分比的原料： 20%~30%的Sn、20%~30%的Ag、20%~30%的Cu，以及20%~30%的Si。
所述的钎料包括以下质量百分比的原料：20%的Sn、30%的Ag、20%的Cu、以及30%的Si。
所述的钎料包括以下质量百分比的原料：所述的钎料包括以下质量百分比的原料：30%的Sn、20%的Ag、30%的Cu、以及20%的Si。
所述的钎料包括以下质量百分比的原料：25%的Sn、25%的Ag、25%的Cu、以及25%的Si。
一种锡银铜硅高熵合金钎料的制备方法如下：
（1）备料：按照规定的质量百分配比准备Sn、Ag、Cu和Si；
（2）熔炼：将（1）中的配比好的全部原材料放入电弧熔炼炉中，在氩气保护气氛下逐渐加大电流至70~120A进行熔炼，至少熔炼四次；使得原材料熔炼均匀；
（3）成品：当原材料熔炼均匀后，冷却成型，即可得到锡银铜硅的高熵合金钎料。
所述的高熵合金钎料的抗剪强度大于100MPa。
所述的高熵合金钎料的晶体结构为单一面心立方结构。
本发明的有益效果是：本发明的钎料适用面较广，可用于铜合金、铝合金和钢材等多种材料的钎焊及其异种金属的钎焊；本发明钎料相较于传统锡基钎料，其钎焊接头强度高；本发明钎料的塑性良好，便于加工，钎焊接着有很高的韧性；本发明钎料由于具有单一面心立方结构，其耐腐蚀性能优异；本发明钎料的制备工艺简单，具有良好的实用价值。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的具体实施方式：
由于本发明的钎料主要是要用于铜合金、铝合金和钢材等多种材料的钎焊及其异种金属的钎焊；，要求材料的润湿性好，以及抗剪强度越高越好。
实施例一、成分为20Sn-30Ag-20Cu-30Si（wt%）的高熵合金钎料。
按照质量配比锡为20%、银为30%、铜为20%、硅为30%的配比方式准备原材料，将配比好的全部原材料经过清洁和干燥后放入电弧熔炼炉中，在氩气保护气氛下进行电弧熔炼，将熔炼电流逐渐加大电流至70~120A，至少熔炼四次，熔炼一次是指在电弧的作用下，混合合金熔炼成液态之后再冷凝成固态，即由固态转变成液态是一次熔炼过程，因为加热是靠电弧，所以钎料可以一直在一个带冷却的铜坩埚内，只要电弧一停，钎料就会凝固；多次熔炼使得原材料熔炼均匀，当原材料熔炼均匀后，冷却成型，电弧停止后自然冷却凝固，大概1~2秒内，即可得到锡银铜硅的高熵合金钎料。
将得到的锡银铜硅的高熵合金钎料采用XRD衍射仪（D8 ADVANCE, BRUKER Co.,German）测试钎料的物相结构，测得钎料为单一面心立方结构。
将得到的锡银铜硅的高熵合金钎料使用线切割机切成厚为0.2~0.3mm的箔片，打磨并用超声波清洗后，置于T2铜合金搭接件间隙，装配好后，放入炉中在氩气保护气氛下焊接，得到抗剪强度测试样品。经测得锡银铜硅的高熵合金钎料钎焊T2铜合金的接头其抗剪强度为101.5MPa。
实施例二、成分为30Sn-20Ag-30Cu-20Si（wt%）的高熵合金钎料。
按照质量配比锡为30%、银为20%、铜为30%、硅为20%的配比方式准备原材料，将配比好的全部原材料经过清洁和干燥后放入电弧熔炼炉中，在氩气保护气氛下进行电弧熔炼，将熔炼电流逐渐加大电流至70~120A，至少熔炼四次，熔炼一次是指在电弧的作用下，混合合金熔炼成液态之后再冷凝成固态，即由固态转变成液态是一次熔炼过程，因为加热是靠电弧，所以钎料可以一直在一个带冷却的铜坩埚内，只要电弧一停，钎料就会凝固；多次熔炼使得原材料熔炼均匀，当原材料熔炼均匀后，冷却成型，电弧停止后自然冷却凝固，大概1~2秒内，即可得到锡银铜硅的高熵合金钎料。
将得到的锡银铜硅的高熵合金钎料采用XRD衍射仪（D8 ADVANCE, BRUKER Co.,German）测试钎料的物相结构，测得钎料为单一面心立方结构。
将得到的锡银铜硅的高熵合金钎料使用线切割机切成厚为0.2~0.3mm的箔片，打磨并用超声波清洗后，置于T2铜合金搭接件间隙，装配好后，放入炉中在氩气保护气氛下焊接，得到抗剪强度测试样品。经测得锡银铜硅的高熵合金钎料钎焊T2铜合金的接头其抗剪强度为101.3MPa。
实施例三、成分为25Sn-25Ag-25Cu-25Si（wt%）的高熵合金钎料。
按照质量配比锡为25%、银为25%、铜为25%、硅为25%的配比方式准备原材料，将配比好的全部原材料经过清洁和干燥后放入电弧熔炼炉中，在氩气保护气氛下进行电弧熔炼，将熔炼电流逐渐加大电流至70~120A，至少熔炼四次，熔炼一次是指在电弧的作用下，混合合金熔炼成液态之后再冷凝成固态，即由固态转变成液态是一次熔炼过程，因为加热是靠电弧，所以钎料可以一直在一个带冷却的铜坩埚内，只要电弧一停，钎料就会凝固；多次熔炼使得原材料熔炼均匀，当原材料熔炼均匀后，冷却成型，电弧停止后自然冷却凝固，大概1~2秒内，即可得到锡银铜硅的高熵合金钎料。
将得到的锡银铜硅的高熵合金钎料采用XRD衍射仪（D8 ADVANCE, BRUKER Co.,German）测试钎料的物相结构，测得钎料为单一面心立方结构。
将得到的锡银铜硅的高熵合金钎料使用线切割机切成厚为0.2~0.3mm的箔片，打磨并用超声波清洗后，置于T2铜合金搭接件间隙，装配好后，放入炉中在氩气保护气氛下焊接，得到抗剪强度测试样品。经测得锡银铜硅的高熵合金钎料钎焊T2铜合金的接头其抗剪强度为102.3MPa。
本发明借鉴了高熵合金的设计理念，并针对钎料的性能要求和特点，以此设计了锡银铜硅高熵体系钎料。该钎料相较于传统钎料具有接头强度高和耐腐蚀性能优异的特点。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种锡银铜硅高熵合金钎料，其特征在于：所述的钎料包括以下质量百分比的原料：20%~30%的Sn、20%~30%的Ag、20%~30%的Cu，以及20%~30%的Si。
2.根据权利要求1所述的一种锡银铜硅高熵合金钎料，其特征在于：所述的钎料包括以下质量百分比的原料：20%的Sn、30%的Ag、20%的Cu、以及30%的Si。
3.根据权利要求1所述的一种锡银铜硅高熵合金钎料，其特征在于：所述的钎料包括以下质量百分比的原料：所述的钎料包括以下质量百分比的原料：30%的Sn、20%的Ag、30%的Cu、以及20%的Si。
4.根据权利要求1所述的一种锡银铜硅高熵合金钎料，其特征在于：所述的钎料包括以下质量百分比的原料：25%的Sn、25%的Ag、25%的Cu、以及25%的Si。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种锡银铜硅高熵合金钎料，其特征在于：所述的钎料的制备方法如下：
（1）备料：按照规定的质量百分配比准备Sn、Ag、Cu和Si；
（2）熔炼：将（1）中的配比好的全部原材料放入电弧熔炼炉中，在氩气保护气氛下逐渐加大电流至70~120A进行熔炼，至少熔炼四次；使得原材料熔炼均匀；
（3）成品：当原材料熔炼均匀后，冷却成型，即可得到锡银铜硅的高熵合金钎料。
6.根据权利要求5所述的一种锡银铜硅高熵合金钎料，其特征在于：所述的高熵合金钎料的抗剪强度大于100MPa。
7.根据权利要求5所述的一种锡银铜硅高熵合金钎料，其特征在于：所述的高熵合金钎料的晶体结构为单一面心立方结构。
CN201910526319.0A 2019-06-18 2019-06-18 一种锡银铜硅高熵合金钎料及其制备方法 Pending CN110125570A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910526319.0A CN110125570A (zh) 2019-06-18 2019-06-18 一种锡银铜硅高熵合金钎料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910526319.0A CN110125570A (zh) 2019-06-18 2019-06-18 一种锡银铜硅高熵合金钎料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110125570A true CN110125570A (zh) 2019-08-16

Family

ID=67577728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910526319.0A Pending CN110125570A (zh) 2019-06-18 2019-06-18 一种锡银铜硅高熵合金钎料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110125570A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110919232A (zh) * 2019-12-31 2020-03-27 华北水利水电大学 一种金基高熵钎料
CN111922552A (zh) * 2019-12-25 2020-11-13 金华市金钟焊接材料有限公司 一种高熵银钎料合金
CN112059475A (zh) * 2020-09-08 2020-12-11 哈尔滨焊接研究院有限公司 一种高熵合金钎料的制备方法
CN114227055A (zh) * 2021-12-21 2022-03-25 南京恩瑞科技有限公司 一种无腐蚀钛杯钎焊料及其制备方法
CN114606425A (zh) * 2022-04-11 2022-06-10 大连理工大学 一种含铜银抗菌高熵合金、其制备方法及用途

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1353204A (zh) * 2000-11-09 2002-06-12 叶均蔚 高乱度多元合金
CN101007376A (zh) * 2007-01-24 2007-08-01 秦国义 银基电真空焊料
CN101130220A (zh) * 2007-09-26 2008-02-27 金李梅 一种无镉银钎料
CN102699571A (zh) * 2012-06-21 2012-10-03 哈尔滨工业大学 一种用于石墨基复合材料连接的中温钎料及其制备方法
US20180036840A1 (en) * 2016-08-04 2018-02-08 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material component and methods of making thereof
CN107695559A (zh) * 2017-10-18 2018-02-16 贵研铂业股份有限公司 一种银基复合钎料箔材及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1353204A (zh) * 2000-11-09 2002-06-12 叶均蔚 高乱度多元合金
CN101007376A (zh) * 2007-01-24 2007-08-01 秦国义 银基电真空焊料
CN101130220A (zh) * 2007-09-26 2008-02-27 金李梅 一种无镉银钎料
CN102699571A (zh) * 2012-06-21 2012-10-03 哈尔滨工业大学 一种用于石墨基复合材料连接的中温钎料及其制备方法
US20180036840A1 (en) * 2016-08-04 2018-02-08 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material component and methods of making thereof
CN107695559A (zh) * 2017-10-18 2018-02-16 贵研铂业股份有限公司 一种银基复合钎料箔材及其制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111922552A (zh) * 2019-12-25 2020-11-13 金华市金钟焊接材料有限公司 一种高熵银钎料合金
CN110919232A (zh) * 2019-12-31 2020-03-27 华北水利水电大学 一种金基高熵钎料
CN110919232B (zh) * 2019-12-31 2020-09-04 华北水利水电大学 一种金基高熵钎料
CN112059475A (zh) * 2020-09-08 2020-12-11 哈尔滨焊接研究院有限公司 一种高熵合金钎料的制备方法
CN114227055A (zh) * 2021-12-21 2022-03-25 南京恩瑞科技有限公司 一种无腐蚀钛杯钎焊料及其制备方法
CN114606425A (zh) * 2022-04-11 2022-06-10 大连理工大学 一种含铜银抗菌高熵合金、其制备方法及用途
CN114606425B (zh) * 2022-04-11 2022-12-27 大连理工大学 一种含铜银抗菌高熵合金、其制备方法及用途

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110125570A (zh) 一种锡银铜硅高熵合金钎料及其制备方法
CN110125573A (zh) 一种钴铁镍铬锰高熵合金钎料及其制备方法
Feng et al. Microstructure and properties of Cu/Al joints brazed with Zn–Al filler metals
CN102794578B (zh) 一种用于钎焊钛合金与钢或钛铝合金与钢的钎料
Zhang et al. Electron beam welding of 304 stainless steel to QCr0. 8 copper alloy with copper filler wire
JP6860484B2 (ja) ろう付け合金
CN108406164A (zh) 一种高性能不锈钢堆焊镍基特种焊丝及其制备方法
CN103862147B (zh) 钼铜合金与镍基高温合金的填丝脉冲钨极氩弧焊工艺
CN103521943B (zh) 钎焊用铝硅铜合金无缝药芯焊丝的制备方法
CN104476010A (zh) 用于tig焊钛/不锈钢的高熵合金焊丝及应用
CN110538945A (zh) 一种难熔高熵合金绞股丝材、其应用及制备方法
CN106756994A (zh) 一种激光熔覆涂层的镍基复合粉末及制备涂层的方法
CN108907495A (zh) NiCr44Ti焊丝及其生产工艺
CN104476011A (zh) 用于tig焊钛/低碳钢的高熵合金焊丝及应用
CN105127534B (zh) 一种钨基粉末合金模具钎焊连接方法
JP6506389B2 (ja) 展性ホウ素担持ニッケル系溶接材料
CN103240544A (zh) 钎焊C/C及C/SiC复合材料的高温钎料及其制备方法
CN113732563A (zh) 钛-钢梯度复合材料cmt制备用过渡层焊丝及制备方法
Lu et al. Effect of Cu-P-Sn on brazing diamond with Ni-based filler alloy
CN106862796B (zh) 一种铝铜合金接地材料焊接用焊丝及其制备方法
CN109465569A (zh) 一种高温钎焊用钛基钎料及制备方法
CN103056554A (zh) 一种铁基记忆合金焊条的配方及其制造方法
CN104646846A (zh) 银铜钯金合金丝状钎料及其制备方法
CN115070258B (zh) 一种锆基非晶合金钎料及其制备方法和应用
CN115008065B (zh) 用于钛-钢焊缝高熵化的药芯焊丝及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190816