CN110695567A - 一种低熔点高塑性的银基钎料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有优良冷加工性能的低熔点银基钎料，钎料合金组分为(重量百分比)：Cu：27.0％～32.0％；Ag：55.0％～60.0％；In：5.0～9.0％；Ga：6.0～10.0％。本发明银基钎料的液相线温度在723℃～732℃左右；与当前常用的Ag24Cu15In钎料相比，本发明钎料具有塑性高、冷加工性能优异、钎料润湿性好、钎焊接头强度高等优点；适用于电真空器件中铜、镀镍不锈钢、可伐与陶瓷的封接。

Description

一种低熔点高塑性的银基钎料

技术领域

本发明属于焊接领域，涉及一种含银、铜、铟、镓的低熔点、高塑性银基钎料。钎料液相线温度在723℃～732左右，适用于对铜、镀镍不锈钢、可伐及Al₂O₃陶瓷等材料钎焊。

背景技术

AgCu28共晶钎料由于具有饱和蒸汽压低、铺展性好、焊缝导热导电性能好等优点而广泛应用于电真空行业。电真空器件结构十分复杂，为保证器件总装钎焊的成功，常需要多级钎焊。AgCu28共晶钎料熔点为779℃，为了满足多级钎焊的要求，需要采用熔化温度更低的钎料，与AgCu28形成梯度钎焊。

目前，液相线温度在700～740℃，可作为AgCu28下一级钎焊使用的钎料有Ag24Cu15In、Ag30Cu10Sn等，但是这些钎料存在以下缺点：(1)钎料熔化区间大，流动性差，易引起熔析。(2)钎料冷加工性能差。

因此研制液相线温度在700～740℃之间、冷加工性能良好同时钎焊性能优异的钎料，具有重要的经济价值和现实的节约能源的积极意义。

发明内容

针对现有的问题，本申请提供了一种低熔点高塑性的银基钎料。本钎料液相线温度在723℃～732℃左右，能够满足多级钎焊中AgCu28钎料的下一级钎焊要求；钎料含银量稍低于当前常用AgCuIn和AgCuSn等钎料，熔化区间小，塑性优良，冷加工性能优异；钎料润湿性和流动性好，钎焊接头强度高；适用于电真空器件中铜、镀镍不锈钢、可伐与陶瓷的封接。

本发明的技术方案如下：

一种低熔点高塑性的银基钎料，所述钎料由如下重量百分数的金属元素组成：

Cu：27.0％～32.0％；Ag：55.0％～60.0％；In：5.0～9.0％；Ga：6.0～10.0％。

In和Ga的重量百分比需要满足：In+Ga：12.0～15.0％。

本发明有益的技术效果在于：

1、本发明的银基钎料液相线温度在723～732℃左右，钎焊温度可以采用760～770℃，能够满足AgCu28钎料的下一级钎焊使用。钎料熔化间隔小，远低于Ag24Cu15In、Ag30Cu10Sn等钎料的熔化间隔，有效抑制了钎料的熔析现象，对于钎料的润湿流动性具有重要意义。

2、本发明的银基钎料具有优异的冷加工性能，Ga和In在Ag、Cu中的固溶度较大，不易形成脆性化合物，因此钎料铸锭的冷轧变形程度可达90％以上，钎料具有良好的塑性和可加工性，用冷加工方法即可制成片、箔、丝、板等形状。

3、本发明的银基钎料不含易挥发元素，钎料合金蒸汽压低于AgCuIn钎料，适用于电真空器件钎焊。

4、本发明的银基钎料含银量稍低于当前AgCuIn、AgCuSn等钎料，因此可以适度降低钎料成本。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行具体描述。各实施例均按照下列制备方法来制备：

(1)将纯度99.9％的Ag、Cu、Ga、In金属，按各元素成分比例进行配比，表1给出了成分配比的实施例。

(2)放入真空感应熔炼炉中，炉内真空度达到4×10^-1～4×10^-2Pa后开始加热，将炉温升高到1100℃，保温20～40min，使液态金属充分排气。

(3)待金属排气完全后，充入氩气，保温20～30min，然后降温到850℃，将熔融金属浇铸到模具内，得到钎料合金铸锭。

(4)将铸锭进行剥皮去除表面氧化皮，然后进行初次冷轧，将30mm后的铸锭冷轧到1.5mm，然后600～700℃温度下退火，再次冷轧至所需要的厚度。

实施例金属元素配比如表1所示。

表1钎料合金实施例的元素配比(单位：重量％)

实施例	Ag	Cu	Ga	In
					1	59	29	6	6
2	60	27	6	7
					3	56	29	10	5
4	57	28	6	9
					5	55	32	8	5

为了与其它合金成分组成的钎料进行对比，提供以下对比例，对比例合金中组成如表2所示。

表2钎料合金对比例的元素配比(单位：重量％)

对比例	Ag	Cu	In	Sn	Ga
						1	60	30	—	10	—
2	61	24	15	—	—
						3	64	24	10	2	—
4	52	34	10	—	4
						5	61	29	5	—	5
6	50	33	9	—	8
						7	54	30	6	—	10

实施例与对比例的钎料合金熔化特性测试结果，如下表3所示。

表3钎料合金的熔化特性

实施例	固相线温度℃	液相线温度℃	熔化区间℃
				1	713	732	19
2	708	724	16
				3	682	725	43
4	689	723	34
				5	704	730	26
对比例	固相线温度℃	液相线温度℃	熔化区间℃
				1	600	730	130
2	624	718	94
				3	629	708	79
4	666	752	86
				5	685	759	74
6	631	713	82
				7	624	731	107

对各实施例和对比例钎料合金进行性能测试，结果如下表4所示。

冷加工成型性评价标准为钎料铸锭冷轧变形率达到90％时是否开裂。未发生开裂则视为冷加工成型性能好；反之，视为冷加工成型性能差。

润湿性是指钎料在Cu、Ni上的铺展系数。润湿试验是将同样体积的球形钎料放置在铜板和镍板上，在真空炉中加热至760℃，保温10分钟，然后计算其铺展系数。铺展系数(K)的计算公式：K＝(D-H)/H×100％；其中，D为球形钎料的直径(mm)；H为钎料铺展后的余高(mm)。

Cu-Cu、Cu-镀镍不锈钢接头强度(剪切强度)是指Cu与Cu、Cu与镀镍不锈钢搭接接头承载拉力，搭接长度为1mm，搭接宽度为10mm，Cu厚度为1.5mm，镀镍不锈钢厚度为0.5mm。

表4钎料合金实施例与对比例的加工性能、润湿性能和钎焊接头强度

钎焊接头抗剪切强度试验表明，在搭接长度很小(1mm)的情况下，仍然在Cu母材上发生断裂，说明接头强度很好。

Claims (2)

1.一种低熔点高塑性的银基钎料，其特征在于：所述钎料由如下重量百分比的金属元素组成：

Cu：27.0％～32.0％；Ag：55.0％～60.0％；In：5.0～9.0％；Ga：6.0～10.0％。

2.根据权利要求1所述的低熔点高塑性的银基钎料，其特征在于Ga、In的重量百分比满足：Ga+In：12.0～15.0％。