CN111979444A - 一种银钎料及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种银钎料及其制备方法和用途，主要由按照质量百分比计的以下组分制备得到：铜10％～50％、碳纳米管1％～8％、铈0.1％～0.8％、钕0.1％～0.5％，余量为银。所述的银钎料包括铜、碳纳米管、铈、钕和银，具有电导热性能优异、抗电侵蚀性能良好，将其用于异种电工材料连接领域，可提高连接处电流稳定性及抗侵蚀性。

Description

一种银钎料及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及钎焊材料技术领域，具体而言，涉及一种银钎料及其制备方法和用途。

背景技术

目前，银铜复合熔体、电触头等复合电工产品多由钎焊连接。传统钎料自身电阻高、热导率低、熔点低。在工作过程中，钎焊界面连接处形成的过渡层熔点及电阻率与基体差异较大，电流通过该区域时形成突变，界面容易成为薄弱地带，造成该区域在使用过程中因电侵蚀严重而提前失效，进而影响整个产品的性能。因此，如何确保连接区电性能及抗腐蚀性能的稳定性是目前复合电工材料行业的一个难题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明所提供的一种银钎料，所述的银钎料包括铜、碳纳米管、铈、钕和银，具有电导热性能优异、抗电侵蚀性能良好，将其用于异种电工材料连接领域，可提高连接处电流稳定性及抗侵蚀性。

本发明所提供的一种所述的银钎料的制备方法，该方法将银粉、铜粉、碳纳米管、铈粉和钕粉混合、球磨后烧结成型，最后制成特定规格的材料，具有方便、简单、易于工业化批量生产的优点，大大提高了生产效率和产品的成品率。

本发明所提供的一种所述的银钎料，还可广泛用于除钎焊之外的其他领域，如高张力线缆及耐腐蚀雷达布线等。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种银钎料，主要由按照质量百分比计的以下组分制备得到：

铜10％～50％、碳纳米管1％～8％、铈0.1％～0.8％、钕0.1％～0.5％，余量为银。

优选的，所述的银钎料，主要由按照质量百分比计的以下组分制备得到：

铜20％～40％、碳纳米管2％～6％、铈0.2％～0.6％、钕0.2％～0.4％，余量为银。

所述的银钎料的制备方法，具体包括以下步骤：

(a)、将银粉、铜粉、碳纳米管、铈粉和钕粉混合后进行球磨，然后压制成坯；

(b)、将步骤(a)得到的坯体进行烧结，将烧结成型的坯锭挤压成棒状坯料或片材坯料；

(c)、将步骤(b)挤出的棒状坯料辊轧、拉拔减径加工成丝状钎料；

或者，将步骤(b)挤出的片状坯料轧制成带状钎料。

优选的，在步骤(a)中，所述球磨的球料比为8:1～4:1，所述球磨的转速600～1200r/min，所述球磨的时间为6～12h。

优选的，在步骤(a)中，所述球磨采用行星球磨机进行操作。

优选的，在步骤(a)中，所述压制成坯的压力为100～200MPa，优选的，采用等静压机进行双向压制操作。

优选的，在步骤(b)中，所述烧结的温度为700～780℃，烧结时间为2～4h。

更优选的，所述烧结在真空烧结炉中进行。

优选的，在步骤(b)中，具体为：将烧结成型的坯锭放入卧式挤压机，使用等速挤压将圆锭挤压成棒状坯料或横截面为片材坯料。

所述的银钎料在钎焊过程中的用途。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明所提供的银钎料，添加了碳纳米管，在钎焊过程中，电工材料所生成的过渡层导电导热性能优异，提高了所得到的相关电工产品的可靠性和质量稳定性。

(2)本发明所提供的银钎料，由于稀土元素的加入，在钎焊过程中，电工材料所生成的过渡层抗氧化能力强、抗电侵蚀能力优异，提高了相关电工产品使用寿命。

(3)本发明所提供的银钎料的制备方法，能够连续生产，大大提高了生产效率和产品的成品率。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。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。

本发明所提供的一种银钎料，主要由按照质量百分比计的以下组分制备得到：

铜10％～50％，优选为10％～50％，更优选为20％～40％；

碳纳米管1％～8％，优选为1％～8％，更优选为2％～6％；

铈0.1％～0.8％，优选为0.1％～0.8％，更优选为0.1％～0.5％；

钕0.1％～0.5％，优选为0.1％～0.5％，更优选为0.2％～0.4％；

和余量的银。

碳纳米管具有优良的导电性，承载电流密度远高于现有导电材料。且碳纳米管具有优异的传热及力学性能，作为复合材料添加剂有着非常广泛的使用空间。作为银铜合金钎料添加剂在连接基体材料时，一方面可以提高复合材料结合强度，另一方面可以作为载体材料提高合金层的导电导热性。同时在银铜合金中加入稀土元素铈及钕可提高其抗电侵蚀能力及抗氧化能力。

在上述原料范围内，Cu易于与Ag形成固溶体，降低熔融材料与母材间的表面张力，同时铜也可以降低Ag基钎料的熔化温度；碳纳米管具有的优异的导电导热耐高温性能，碳纳米管的加入可作为“搭桥”材料在异种金属间连接处形成电流通路，提高熔融材料的导电性及导热性；钕元素在银和铜中几乎不固溶，而集聚在熔融材料晶界，材料氧化过程，氧沿晶界与钕元素反应，钕的加入可提高银铜合金抗氧化性能，铈元素加入可提高银铜合金抗熔焊和抗电侵蚀的能力。综上，本申请所提供的银钎料具有电导热性能优异、抗电侵蚀性能良好，将其用于异种电工材料连接领域，可提高连接处电流稳定性及抗侵蚀性。

在本发明一些优选的实施例中，银粉的纯度≥99.99％，铜粉的纯度≥99.95％，碳纳米管的纯度≥99.5％，铈粉的纯度≥99.5％和钕粉的纯度≥99.5％；

本发明所提供的所述的银钎料的制备方法，具体包括以下步骤：

(a)、将银粉、铜粉、碳纳米管、铈粉和钕粉混合后进行球磨，然后压制成坯；

(b)、将步骤(a)得到的坯体进行烧结，将烧结成型的坯锭挤压成棒状坯料或片材坯料；

(c)、将步骤(b)挤出的棒状坯料辊轧、拉拔减径加工成丝状钎料；

或者，将步骤(b)挤出的片状坯料轧制成带状钎料。

在本发明一些优选的实施例中，在步骤(a)中，球磨过程有助于优化材料的性能，所述球磨的球料比为8:1～4:1(例如8:1、7:1、5:1、4:1)，所述球磨的转速600～1200r/min(例如600、800、1000、1200r/min)，所述球磨的时间为6～12h(例如6、8、10、12h)。

在本发明一些优选的实施例中，在步骤(a)中，所述球磨采用行星球磨机进行操作。

在本发明一些优选的实施例中，在步骤(a)中，所述压制成坯的压力为100～200MPa，优选的，采用等静压机进行双向压制操作。

在本发明一些优选的实施例中，在步骤(b)中，所述烧结的温度为700～780℃(例如700℃、720℃、750℃、760℃、780℃)，烧结时间为2～4h。

更优选的，所述烧结在真空烧结炉中进行。

在本发明一些优选的实施例中，在步骤(b)中，具体为：将烧结成型的坯锭放入卧式挤压机，使用等速挤压将圆锭挤压成棒状坯料或横截面为片材坯料。

所述的银钎料在钎焊过程中的用途，此外，还可广泛用于除钎焊之外的其他领域，如高张力线缆及耐腐蚀雷达布线等。

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

a、制备20kg高导抗侵蚀Ag基合金其成分要求为：Ag70％、Cu27.2％、碳纳米管2.1％、铈0.33％及钕0.23％；

b、称量原材料银粉(纯度为99.99％)14kg、铜粉(纯度为99.95％)5.44kg、碳纳米管(纯度>98％)0.42kg、铈粉(纯度为99.5％)66g及钕粉(纯度为99.5％)46g；

c、在步骤b的基础上，将原材料装入行星球磨机进行高能球磨，球料比为8:1，球磨转速600r/min，球磨6h；

d、在步骤c的基础上，将球磨均匀的原材料粉放入直径

钢模中，使用等静压机双向压制成坯，成型压力200MPa；

e、在步骤d的基础上，将成型素胚放入真空烧结炉中，700℃，反应烧结4h；

f、在步骤e的基础上，将烧结成型的坯锭放入500t卧式挤压机，使用等速挤压将圆锭挤压成直径φ20mm棒状坯料或横截面为10×5mm片材坯料；

g、在步骤f的基础上，将挤出丝材坯料辊轧、拉拔减径加工成细丝状钎料或将片状坯料多道次轧制成带状或箔状钎料。

实施例2

与实施例1制备方法相同，在步骤a中，银钎料的组成为Ag88.8％、Cu10％、碳纳米管1％、铈0.1％及钕0.1％。

实施例3

与实施例1制备方法相同，在步骤a中，银钎料的组成为Ag40.7％、Cu50％、碳纳米管8％、铈0.8％及钕0.8％。

实施例4

a、制备20kg高导抗侵蚀Ag基合金其成分要求为：Ag70％、Cu27.2％、碳纳米管2.1％、铈0.33％及钕0.23％；

b、称量原材料银粉(纯度为99.99％)14kg、铜粉(纯度为99.95％)5.44kg、碳纳米管(纯度>98％)0.42kg、铈粉(纯度为99.5％)66g及钕粉(纯度为99.5％)46g；

c、在步骤b的基础上，将原材料装入行星球磨机进行高能球磨，球料比为4:1，球磨转速1200r/min，球磨12h；

d、在步骤c的基础上，将球磨均匀的原材料粉放入直径

钢模中，使用等静压机双向压制成坯，成型压力100MPa；

e、在步骤d的基础上，将成型素胚放入真空烧结炉中，780℃，反应烧结2h；

f、在步骤e的基础上，将烧结成型的坯锭放入500t卧式挤压机，使用等速挤压将圆锭挤压成直径φ20mm棒状坯料或横截面为10×5mm片材坯料；

g、在步骤f的基础上，将挤出丝材坯料辊轧、拉拔减径加工成细丝状钎料或将片状坯料多道次轧制成带状或箔状钎料。

实验例1

电侵蚀试验：在电流10A，DC 0～45V可调的试验条件下对实施案例1所得到的银钎料和现有技术中的钎料Ag72Cu28(比较例)进行了50Hz电侵蚀试验，实验结果如表1所示。

表1电流10A时的侵蚀量

实验结果表明，本申请所提供的银钎料具有更好的电导热性能和抗电侵蚀性能。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。

Claims (9)

1.一种银钎料，其特征在于，主要由按照质量百分比计的以下组分制备得到：

铜10％～50％、碳纳米管1％～8％、铈0.1％～0.8％、钕0.1％～0.5％，余量为银。

2.根据权利要求1所述的银钎料，其特征在于，主要由按照质量百分比计的以下组分制备得到：

铜20％～40％、碳纳米管2％～6％、铈0.2％～0.6％、钕0.2％～0.4％，余量为银。

3.根据权利要求1或2所述的银钎料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(a)、将银粉、铜粉、碳纳米管、铈粉和钕粉混合后进行球磨，然后压制成坯；

(b)、将步骤(a)得到的坯体进行烧结，将烧结成型的坯锭挤压成棒状坯料或片材坯料；

(c)、将步骤(b)挤出的棒状坯料辊轧、拉拔减径加工成丝状钎料；

或者，将步骤(b)挤出的片状坯料轧制成带状钎料。

4.根据权利要求3所述的银钎料的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述球磨的球料比为8:1～4:1，所述球磨的转速600～1200r/min，所述球磨的时间为6～12h。

5.根据权利要求3所述的银钎料的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述球磨采用行星球磨机进行操作。

6.根据权利要求3所述的银钎料的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述压制成坯的压力为100～200MPa，优选的，采用等静压机进行双向压制操作。

7.根据权利要求3所述的银钎料的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述烧结的温度为700～780℃，烧结时间为2～4h；

优选的，所述烧结在真空烧结炉中进行。

8.根据权利要求3所述的银钎料的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，具体为：将烧结成型的坯锭放入卧式挤压机，使用等速挤压将圆锭挤压成棒状坯料或横截面为片材坯料。

9.根据权利要求1或2所述的银钎料在钎焊过程中的用途。