CN111889918B - 一种铜基钎焊料带材及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜基钎焊料带材及其制备方法与应用，属于材料加工技术领域。该制备方法包括以下步骤：对铜基钎焊料铸坯进行热挤压得到铜基钎焊料带坯，并以铜基钎焊料带坯的挤压余热直接进行多道次的盘轧。采用热挤压方法制备铜基钎焊料带坯，可有效提高其组织的致密性，有利于提高产品质量；利用挤压余热盘轧加工铜基钎焊料带材有利于提高加工效率、提高成材率和降低生产成本。其可用于焊接材料，例如用于金刚石复合片和立方氮化硼复合片等超硬材料的焊接。
Description
技术领域
本发明涉及材料加工技术领域，具体而言，涉及一种铜基钎焊料带材及其制备方法与应用。
背景技术
铜基钎焊料具有工艺性能优良、润湿性和填满间隙的能力良好、强度高、塑性好、导电性和耐蚀性优良等优点，用于金刚石复合片等高硬度、高耐磨材料的焊接不仅润湿好，而且具有钎缝钎着率高、钎缝表面不易起皱皮、钎缝内部夹杂和气孔少，在超硬工具、仪器仪表、家用电器、航空航天等行业得到广泛应用，受到国内外学者们的高度关注。
现有铜基钎焊料带材制备方法主要有：(1)将铜基钎焊料熔炼浇铸成小板坯，然后多道次热轧成带材。这种方法存在合金铸坯质量差、成材率低和效率低等问题。(2)将铜基钎焊料熔炼后浇铸成型合金铸锭，再将合金铸锭均匀化退火扒皮，然后将扒皮后的合金铸锭挤压成带状合金，最后将带状合金多次热轧成带材。这种方法制备的合金带坯组织致密度得到有效改善，有利于提高铜基钎焊料带材质量，但存在工艺流程长、效率低和成本高的问题。因此，现有铜基钎焊料带材工艺仍有待进一步改进和发展。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种铜基钎焊料带材的制备方法，该方法简单，易操作，能够提高产品质量，并提高铜基钎焊料带材的加工效率，提高成材率及降低生产成本。
本发明的目的之二在于提供一种由上述方法制备得到的铜基钎焊料带材，具有致密的组织，产品质量佳。
本发明的目的之三在于提供一种上述铜基钎焊料带材的应用，例如可用于焊接材料。
本发明是这样实现的：
第一方面，本申请提供一种铜基钎焊料带材的制备方法，包括以下步骤：对铜基钎焊料铸坯进行热挤压得到铜基钎焊料带坯，并以铜基钎焊料带坯的挤压余热直接进行多道次的盘轧。
在可选的实施方式中，热挤压的温度为340-460℃。
在可选的实施方式中，热挤压的速度为10-34cm/s。
在可选的实施方式中，盘轧的道次为2-5次。
在可选的实施方式中，每道次盘轧变形量为5-98％。
在可选的实施方式中，最大单道次盘轧变形量不低于91％。
在可选的实施方式中，第一道次的盘轧变形量为91-98％。
在可选的实施方式中，盘轧速度为1-10m/min。
在可选的实施方式中，还包括在盘轧后进行中间退火处理。
在可选的实施方式中，至少于第一道次盘轧后进行中间退火处理。
在可选的实施方式中，中间退火处理的温度为399-501℃，中间退火处理的时间为1-2h。
在可选的实施方式中，盘轧道次加工率为5-32.5％。
第二方面，本申请还提供一种铜基钎焊料带材，铜基钎焊料带材由如前述制备方法制备而得。
在可选的实施方式中，铜基钎焊料带材为含银的铜基钎焊料带材，优选为BAg20CuZnCd铜基钎焊料带材。
在可选的实施方式中，铜基钎焊料带材的厚度为0.1-0.5mm。
在可选的实施方式中，铜基钎焊料带坯的宽度为10-100mm，厚度为1.2-10mm。
在可选的实施方式中，铜基钎焊料带材的成品率为95％以上。
第三方面，本申请还提供一种上述铜基钎焊料带材的应用，例如可用于焊接材料。
在可选的实施方式中，铜基钎焊料带材用于超硬材料的焊接。
在可选的实施方式中，超硬材料包括金刚石复合片或立方氮化硼复合片。
本发明具有以下有益效果：
采用热挤压方法制备铜基钎焊料带坯，可有效提高其组织的致密性，有利于提高产品质量；利用挤压余热盘轧加工铜基钎焊料带材有利于提高加工效率、提高成材率和降低生产成本。
由上述制备方法制备而得的铜基钎焊料带材具有致密的组织，产品质量佳，成品率较现有含银的铜基钎焊料带材制备方法得到的铜基钎焊料带材提高8％以上，生产成本降低10％以上。
上述铜基钎焊料带材可用于焊接材料，不仅润湿好，而且具有钎缝钎着率高、钎缝表面不易起皱皮、钎缝内部夹杂和气孔少的优势。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请提供的铜基钎焊料带材及其制备方法与应用进行具体说明。
本申请提出一种铜基钎焊料带材的制备方法，包括以下步骤：对铜基钎焊料铸坯进行热挤压得到铜基钎焊料带坯，并以铜基钎焊料带坯的挤压余热直接进行多道次的盘轧。
在可选的实施方式中，热挤压的温度可以为340-460℃，如340℃、350℃、380℃、400℃、420℃、450℃或460℃等。
在可选的实施方式中，热挤压的速度可以为10-34cm/s，如10cm/s、28cm/s、30cm/s、32cm/s或34cm/s等。
热挤压即将铜基钎焊料铸坯加热到设定温度进行挤压，也即在挤压前将铜基钎焊料铸坯加热到铜基合金的再结晶温度以上的340-460℃进行挤压。
本申请中先对铜基钎焊料铸坯进行热挤压，可有效提高材料组织致密性和提供后续盘扎加工所需余热。值得说明的是，本申请中将热挤压的温度设置为340-460℃有利于提高铜基钎焊料带坯组织致密性和表面质量，若热挤压温度低于340℃容易导致挤不动，若热挤压温度高于460℃容易导致出现裂纹缺陷。同时，本申请中将热挤压的速度设置为10-34cm/s有利于获得表面质量优良的铜基钎焊料带坯，若热挤压速度低于10cm/s容易导致力学性能不合格，若热挤压速度高于34cm/s容易导致出现裂纹和气泡缺陷。
本申请中进行的盘轧操作不额外对铜基钎焊料带坯进行加热，而是直接利用铜基钎焊料带坯进行热挤压后的挤压余热。
在可选的实施方式中，盘轧的道次可以为2-5次，如2次、3次、4次或5次。
在可选的实施方式中，每道次盘轧变形量可以为5-98％。在优选的实施方式中，最大单道次盘轧变形量不低于91％，也即最大单道次盘轧变形量可达91％以上。
在可选的实施方式中，第一道次的盘轧变形量可以为91-98％，如91％、92％、95％或98％等。
在可选的实施方式中，盘轧速度可以为1-10m/min，如1m/min、2m/min、5m/min、8m/min或10m/min等。值得说明的是，本申请中将盘轧速度设置为1-10m/min有利于获得表面质量好、成品率高的铜基钎焊料带材，若盘轧速度低于1m/min容易降低效率低、生产成本高，若盘轧速度高于10m/min容易导致出现裂纹缺陷。
在可选的实施方式中，盘轧道次加工率为5-32.5％，如5％、10％、15％、20％、28.6％或32.5％等。
通过采用“热挤压+盘轧”的方法制备铜基钎焊料带材，可有效提高铜基钎焊料带材组织的致密性，有利于提高产品质量，成品率可较现有的铜基钎焊料带材(尤其是含银的铜基钎焊料带材)的制备方法提高8％以上，生产成本降低10％以上。并且，利用热挤压铜基钎焊料带材产生的余热直接进行盘轧，最大单道次盘轧变形量可达到91％以上，可大幅提高铜基钎焊料带材加工效率，提高成材率，降低生产成本。
进一步地，还包括在盘轧后进行中间退火处理，通过该处理可消除铜基钎焊料带坯形变强化效应，改善其塑性，以便于实施后续工序。
在可选的实施方式中，至少于第一道次盘轧后进行中间退火处理。可以理解成：第一道次盘轧后必然进行中间退火处理，其余道次盘轧后可根据加工所需选择性地进行。
在可选的实施方式中，中间退火处理的温度可以为400±1℃至500±1℃，也即399-501℃，如399℃、400℃、450℃、500℃或501℃等。
中间退火处理的时间可以为1-2h，如1h、1.5h或2h等。
值得说明的是，本申请中将中间退火处理的温度设置为400±1℃至500±1℃有利于提高塑性，获得高质量的铜基钎焊料带材，若中间退火处理的温度低于400±1℃容易导致无法改善铜基钎焊料带材的塑性，不利于进一步盘扎加工，若中间退火处理的温度高于500±1℃容易导致过烧，降低铜基钎焊料带材的塑性，不利于进一步盘扎加工。同时，本申请中将中间退火处理的时间设置为1-2h有利于提高塑性，获得高质量的铜基钎焊料带材，若中间退火处理的时间低于1h容易导致退火不充分，无法改善铜基钎焊料带材的塑性，若中间退火处理的时间高于2h容易导致晶粒粗大，降低铜基钎焊料带材的塑性，不利于进一步盘扎加工。
可参考地，本申请提供的铜基钎焊料带材的制备过程可归纳如下：
步骤一：将铜基钎焊料铸锭在340-460℃下进行热挤压，热挤压的速度为10-34cm/s，得到宽度为10-100mm、厚度为1.2-10mm的铜基钎焊料带坯。
步骤二：将铜基钎焊料带坯直接进行盘轧，每道次盘轧变形量为5-98％，盘轧速度为1-10m/min，辅以必要的中间退火处理，退火温度为399-501℃，退火时间为1-2h，得到厚度为0.1-0.5mm的铜基钎焊料带材。
此外，本申请还提供一种铜基钎焊料带材，该铜基钎焊料带材由上述制备方法制备而得。
在可选的实施方式中，上述铜基钎焊料带材为含银的铜基钎焊料带材，例如可以为BAg20CuZnCd铜基钎焊料带材。
在可选的实施方式中，由本申请提供的制备方法制备得到的铜基钎焊料带材的厚度可以为0.1-0.5mm，如0.1mm、0.3mm或0.5mm等。
在可选的实施方式中，经本申请提供的制备方法中热挤压后得到的铜基钎焊料带坯的宽度可以为10-100mm，如10mm、20mm、50mm、80mm或100mm等，厚度可以为1.2-10mm，如1.2mm、2mm、5mm、8mm或10mm等。
在可选的实施方式中，本申请提供的铜基钎焊料带材的制备方法的铜基钎焊料带材的成品率为95％以上，能够较现有技术的含银的铜基钎焊料带材制备方法的成品率提高8％以上，同时生产成本可降低10％以上。
此外，本申请还提供了上述铜基钎焊料带材的应用，具体地，可以包括用于仪器仪表、家用电器甚至航空航天装置等的焊接。在一些优选的实施方式中，上述铜基钎焊料带材可用于超硬材料，如金刚石复合片和立方氮化硼复合片的焊接。
将上述铜基钎焊料带材用于焊接上述材料，不仅润湿好，而且具有钎缝钎着率高、钎缝表面不易起皱皮、钎缝内部夹杂和气孔少的优势。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种厚度为0.5mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带材，其制备方法如下：
将铜基钎焊料铸锭在340℃下进行热挤压，挤压速度为10cm/s，得到宽度为100mm、厚度为10mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带坯。
利用挤压余热直接将上述BAg20CuZnCd铜基钎焊料带坯进行盘轧，第一次道次盘轧变形量为93％，盘轧速度为1m/min，第一道次盘轧后进行中间退火处理1次，退火温度为399℃，退火时间为2h，然后进行2道次盘轧，盘轧道次加工率分别为23.6％和5％，得到厚度为0.5mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带材。
上述制备方法的成品率为97％，得到的铜基钎焊料带材组织致密。
实施例2
本实施例提供一种厚度为0.1mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带材，其制备方法如下：
将铜基钎焊料铸锭在460℃下进行热挤压，挤压速度为34cm/s，得到宽度为10mm、厚度为1.2mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带坯。
利用挤压余热直接将上述BAg20CuZnCd铜基钎焊料带坯进行盘轧，第一次道次盘轧变形量为91％，盘轧速度为10m/min，第一道次盘轧后进行中间退火处理1次，退火温度为501℃，退火时间为1h，然后进行1道次盘轧，盘轧道次加工率为7.4％，得到厚度为0.1mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带材。
上述制备方法的成品率为95％，得到的铜基钎焊料带材组织致密。
实施例3
本实施例提供一种厚度为0.2mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带材，其制备方法如下：
将铜基钎焊料铸锭在340℃下进行热挤压，挤压速度为28cm/s，得到宽度为50mm、厚度为5mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带坯。
利用挤压余热直接将上述BAg20CuZnCd铜基钎焊料带坯进行盘轧，第一次道次盘轧变形量为93％，盘轧速度为3m/min，第一道次盘轧后进行中间退火处理1次，退火温度为420℃，退火时间为1.8h，然后进行2道次盘轧，盘轧道次加工率为分别为32.5％和10.4％，得到厚度为0.2mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带材。
上述制备方法的成品率为96％，得到的铜基钎焊料带材组织致密。
实施例4
本实施例提供一种厚度为0.3mm的铜基钎焊料带材，其制备方法如下：
将铜基钎焊料铸锭在460℃下进行热挤压，挤压速度为34cm/s，得到宽度为80mm、厚度为8mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带坯。
利用挤压余热直接将上述BAg20CuZnCd铜基钎焊料带坯进行盘轧，第一次道次盘轧变形量为96％，盘轧速度为8m/min，第一道次盘轧后进行中间退火处理1次，退火温度为485℃，退火时间为1.2h，然后进行1道次盘轧，盘轧道次加工率为6.25％，得到厚度为0.3mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带材。
上述制备方法的成品率为96％，得到的铜基钎焊料带材组织致密。
实施例5
本实施例提供一种厚度为0.4mm的铜基钎焊料带材，其制备方法如下：
将铜基钎焊料铸锭在400℃下进行热挤压，挤压速度为30cm/s，得到宽度为60mm、厚度为9mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带坯。
利用挤压余热直接将上述BAg20CuZnCd铜基钎焊料带坯进行盘轧，第一次道次盘轧变形量为92％，盘轧速度为5m/min，第一道次盘轧后进行中间退火处理1次，退火温度为450℃，退火时间为1.5h，然后进行3道次盘轧，盘轧道次加工率分别为20.4％、14％和10％，得到厚度为0.4mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带材。
上述制备方法的成品率为97％，得到的铜基钎焊料带材组织致密。
实施例6
本实施例提供一种厚度为0.15mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带材，其制备方法如下：
将铜基钎焊料铸锭在400℃下进行热挤压，挤压速度为30cm/s，得到宽度为10mm、厚度为10mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带坯。
利用挤压余热直接将上述BAg20CuZnCd铜基钎焊料带坯进行盘轧，第一次道次盘轧变形量为98％，盘轧速度为3m/min，第一道次盘轧后进行中间退火处理1次，退火温度为399℃，退火时间为1h，然后进行2道次盘轧，盘轧道次加工率分别为18％和7％，得到厚度为0.15mm的BAg20CuZnCd铜基钎焊料带材。
上述制备方法的成品率为98％，得到的铜基钎焊料带材组织致密。
承上所述，本申请采用热挤压方法制备铜基钎焊料带坯，可有效提高其组织的致密性，有利于提高产品质量；利用挤压余热盘轧加工铜基钎焊料带材有利于提高加工效率、提高成材率和降低生产成本。由上述制备方法制备而得的铜基钎焊料带材具有致密的组织，产品质量佳，成品率较现有含银的铜基钎焊料带材制备方法得到的铜基钎焊料带材提高8％以上，生产成本降低10％以上。将上述铜基钎焊料带材用于焊接材料，不仅润湿好，而且具有钎缝钎着率高、钎缝表面不易起皱皮、钎缝内部夹杂和气孔少的优势。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种铜基钎焊料带材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对铜基钎焊料铸坯进行热挤压得到铜基钎焊料带坯，并以所述铜基钎焊料带坯的挤压余热直接进行多道次的盘轧；
热挤压的温度为340-420℃，热挤压的速度为28-34cm/s；
盘轧的道次为2-5次，每道次盘轧变形量为5-98％，最大单道次盘轧变形量不低于91％，第一道次的盘轧变形量为91-98％，盘轧速度为1-10m/min，盘轧道次加工率为5-32.5％；
还包括在多道次盘轧中的至少一次盘轧后进行中间退火处理，中间退火处理的温度为450-501℃，中间退火处理的时间为1-1.5h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，至少于第一道次盘轧后进行中间退火处理。
3.一种铜基钎焊料带材，其特征在于，所述铜基钎焊料带材由如权利要求1或2所述的制备方法制备而得。
4.根据权利要求3所述的铜基钎焊料带材，其特征在于，所述铜基钎焊料带材为含银的铜基钎焊料带材。
5.根据权利要求4所述的铜基钎焊料带材，其特征在于，所述铜基钎焊料带材为BAg20CuZnCd铜基钎焊料带材。
6.根据权利要求3所述的铜基钎焊料带材，其特征在于，所述铜基钎焊料带材的厚度为0.1-0.5mm。
7.根据权利要求3所述的铜基钎焊料带材，其特征在于，所述铜基钎焊料带坯的宽度为10-100mm，厚度为1.2-10mm。
8.根据权利要求3所述的铜基钎焊料带材，其特征在于，所述铜基钎焊料带材的成品率为95％以上。
9.如权利要求3-8任一项所述的铜基钎焊料带材的应用，其特征在于，所述铜基钎焊料带材用于焊接材料。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述铜基钎焊料带材用于超硬材料的焊接。
11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述超硬材料包括金刚石复合片或立方氮化硼复合片。
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