CN113369746A - 一种高强度的银基钎料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度的银基钎料及其制备方法，按质量百分数计：Ag52％～67％；Ga 5％；余量Cu；本发明所提供的银基钎料，冷加工变形量可达90％，具有良好的冷加工成型性能；适用于电真空器件的焊接温度；焊接强度得到大大提高；使产品成本降低。
Description
技术领域
本发明涉及钎焊材料技术领域，尤其涉及一种高强度的银基钎料及其制备方法。
背景技术
随着电子器件不断朝着小型化、高性能、高密度、高可靠性发展，对钎焊的温度和级数、钎料的多样性等都提出了更高的要求。
Ag-28Cu钎料，熔化温度为779℃，其钎焊工艺性能好，具有良好的润湿性和流动性，并且耐腐蚀性和导电导热性能优异，是在电真空器件中应用最广泛的共晶型钎料。但Ag-28Cu钎料因为Ag的含量高，导致其脆性大，强度低。为提高Ag-28Cu钎料的综合性能，通常采用添加合金元素，构成三元或多元合金的方式。
发明内容
本发明提供了一种高强度的银基钎料及其制备方法。
本发明的方案是：
一种高强度的银基钎料，其特征在于，按质量百分数计：
Ag 52％～67％；
Ga 5％；
余量Cu。
作为优选的技术方案，按质量百分数计：
Ag 56％；
Cu 39％；
Ga 5％。
本发明还公开了一种制备高强度的银基钎料的方法，包括下列步骤：
1)将金属元素原料Ag、Cu、Ga，按照质量百分比配比以下组分，Ag 52％～67％，Ga5％，余量为Cu，以上组分质量百分比总量为100％；
2)将步骤1)中称重好的Ag、Cu、Ga原料装入石墨坩埚中，在氩气保护下，采用真空感应熔炼法进行熔炼，至其中的原料完全熔化，待熔炼完成后随炉冷却；
3)将步骤2)得到的冷却的钎料铸锭，置于轧片机上进行轧制冷变形处理，最终轧制变形量为90％，将轧制完成的钎料置于真空炉中进行退火处理，将退火处理后的钎料冷却，使用轧片机冷轧至厚度为0.1～0.2mm的片材钎料，即获得成品的银基钎料。
作为优选的技术方案，所述步骤1)中将金属元素原料Ag、Cu、Ga，按照质量百分比配比以下组分：
Ag 56％，Ga 5％，Cu 39％。
作为优选的技术方案，所述步骤1)中Ag的纯度99.999％、Cu的纯度99.999％、Ga的纯度99.999％。
作为优选的技术方案，所述步骤2)的真空感应熔炼的条件为真空度低于5×10- 3Pa，熔炼电流为11.4A～15A，0.025A/秒，15A保温3分钟。
作为优选的技术方案，所述步骤3)的退火条件为退火温度350～500℃，退火时间1小时，随炉冷却。
由于采用了上述技术方案一种高强度的银基钎料及其制备方法，包括以下步骤：1)将金属元素原料Ag、Cu、Ga，按照质量百分比配比以下组分，Ag 52％～67％，Ga 5％，余量为Cu，以上组分质量百分比总量为100％；2)将步骤1)中称重好的Ag、Cu、Ga原料装入石墨坩埚中，在氩气保护下，采用真空感应熔炼法进行熔炼，至其中的原料完全熔化，待熔炼完成后随炉冷却；3)将步骤2)得到的冷却的钎料铸锭，置于轧片机上进行轧制冷变形处理，最终轧制变形量为90％，将轧制完成的钎料置于真空炉中进行退火处理，将退火处理后的钎料冷却，使用轧片机冷轧至厚度为0.1～0.2mm的片材钎料，即获得成品的银基钎料。
本发明的优点：
(1)本发明所提供的银基钎料，冷加工变形量可达90％，具有良好的冷加工成型性能；
(2)本发明所提供的银基钎料，熔化温度为760～770℃，较Ag-28Cu钎料的熔化温度779℃有所下降，适用于电真空器件的焊接温度；
(3)本发明所提供的银基钎料，剪切强度为366～445MPa，较Ag-28Cu钎料的剪切强度217MPa有大幅度的提升，焊接强度得到大大提高；
(4)本发明所提供的银基钎料，银的相对含量降低，使产品成本降低；
(5)本发明所提供的银基钎料的制备方法容易操作、可工业化批量生产。
具体实施方式
为了弥补以上不足，本发明提供了一种高强度的银基钎料及其制备方法以解决上述背景技术中的问题。
一种高强度的银基钎料，其特征在于，按质量百分数计：
Ag 52％～67％；
Ga 5％；
余量Cu。
按质量百分数计：
Ag 56％；
Cu 39％；
Ga 5％。
本发明还公开了一种制备高强度的银基钎料的方法，包括下列步骤：
1)将金属元素原料Ag、Cu、Ga，按照质量百分比配比以下组分，Ag 52％～67％，Ga5％，余量为Cu，以上组分质量百分比总量为100％；
2)将步骤1)中称重好的Ag、Cu、Ga原料装入石墨坩埚中，在氩气保护下，采用真空感应熔炼法进行熔炼，至其中的原料完全熔化，待熔炼完成后随炉冷却；
3)将步骤2)得到的冷却的钎料铸锭，置于轧片机上进行轧制冷变形处理，最终轧制变形量为90％，将轧制完成的钎料置于真空炉中进行退火处理，将退火处理后的钎料冷却，使用轧片机冷轧至厚度为0.1～0.2mm的片材钎料，即获得成品的银基钎料。
所述步骤1)中Ag的纯度99.999％、Cu的纯度99.999％、Ga的纯度99.999％。
所述步骤2)的真空感应熔炼的条件为真空度低于5×10-3Pa，熔炼电流为11.4A～15A，0.025A/秒，15A保温3分钟。
所述步骤3)的退火条件为退火温度350～500℃，退火时间1小时，随炉冷却。
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
1)将金属元素原料Ag、Cu、Ga，按照质量百分比配比以下组分，Ag 52％，Ga 5％，Cu43％；
2)将步骤1)中称重好的Ag、Cu、Ga原料装入石墨坩埚中，在氩气保护下，采用真空感应熔炼法进行熔炼，至其中的原料完全熔化，待熔炼完成后随炉冷却；
3)将步骤2)得到的冷却的钎料铸锭，置于轧片机上进行轧制冷变形处理，最终轧制变形量为90％，将轧制完成的钎料置于真空炉中进行退火处理，将退火处理后的钎料冷却，使用轧片机冷轧至厚度为0.1～0.2mm的片材钎料，即获得成品的银基钎料。
所述步骤1)中Ag的纯度99.999％、Cu的纯度99.999％、Ga的纯度99.999％。
所述步骤2)的真空感应熔炼的条件为真空度低于5×10-3Pa，熔炼电流为11.4A～15A，0.025A/秒，15A保温3分钟。
所述步骤3)的退火条件为退火温度350～500℃，退火时间1小时，随炉冷却。
实施例2
1)将金属元素原料Ag、Cu、Ga，按照质量百分比配比以下组分，Ag 56％，Ga 5％，Cu39％；
2)将步骤1)中称重好的Ag、Cu、Ga原料装入石墨坩埚中，在氩气保护下，采用真空感应熔炼法进行熔炼，至其中的原料完全熔化，待熔炼完成后随炉冷却；
3)将步骤2)得到的冷却的钎料铸锭，置于轧片机上进行轧制冷变形处理，最终轧制变形量为90％，将轧制完成的钎料置于真空炉中进行退火处理，将退火处理后的钎料冷却，使用轧片机冷轧至厚度为0.1～0.2mm的片材钎料，即获得成品的银基钎料。
所述步骤1)中Ag的纯度99.999％、Cu的纯度99.999％、Ga的纯度99.999％。
所述步骤2)的真空感应熔炼的条件为真空度低于5×10-3Pa，熔炼电流为11.4A～15A，0.025A/秒，15A保温3分钟。
所述步骤3)的退火条件为退火温度350～500℃，退火时间1小时，随炉冷却。
实施例3
1)将金属元素原料Ag、Cu、Ga，按照质量百分比配比以下组分，Ag 61％，Ga 5％，Cu34％；
2)将步骤1)中称重好的Ag、Cu、Ga原料装入石墨坩埚中，在氩气保护下，采用真空感应熔炼法进行熔炼，至其中的原料完全熔化，待熔炼完成后随炉冷却；
3)将步骤2)得到的冷却的钎料铸锭，置于轧片机上进行轧制冷变形处理，最终轧制变形量为90％，将轧制完成的钎料置于真空炉中进行退火处理，将退火处理后的钎料冷却，使用轧片机冷轧至厚度为0.1～0.2mm的片材钎料，即获得成品的银基钎料。
所述步骤1)中Ag的纯度99.999％、Cu的纯度99.999％、Ga的纯度99.999％。
所述步骤2)的真空感应熔炼的条件为真空度低于5×10-3Pa，熔炼电流为11.4A～15A，0.025A/秒，15A保温3分钟。
所述步骤3)的退火条件为退火温度350～500℃，退火时间1小时，随炉冷却。
实施例4
1)将金属元素原料Ag、Cu、Ga，按照质量百分比配比以下组分，Ag 67％，Ga 5％，Cu28％；
2)将步骤1)中称重好的Ag、Cu、Ga原料装入石墨坩埚中，在氩气保护下，采用真空感应熔炼法进行熔炼，至其中的原料完全熔化，待熔炼完成后随炉冷却；
3)将步骤2)得到的冷却的钎料铸锭，置于轧片机上进行轧制冷变形处理，最终轧制变形量为90％，将轧制完成的钎料置于真空炉中进行退火处理，将退火处理后的钎料冷却，使用轧片机冷轧至厚度为0.1～0.2mm的片材钎料，即获得成品的银基钎料。
所述步骤1)中Ag的纯度99.999％、Cu的纯度99.999％、Ga的纯度99.999％。
所述步骤2)的真空感应熔炼的条件为真空度低于5×10-3Pa，熔炼电流为11.4A～15A，0.025A/秒，15A保温3分钟。
所述步骤3)的退火条件为退火温度350～500℃，退火时间1小时，随炉冷却。
实验例：
将本发明实施例1、实施例2、实施例3、实施例4获得银基钎料(实施例1为Ag-43Cu-5Ga；实施例2为Ag-39Cu-5Ga；实施例3为Ag-34Cu-5Ga；实施例4为Ag-28Cu-5Ga)与常规的Ag-28Cu钎料分别进行下列测试：
冷加工成型性的检测方法：测量在90％冷变形量下钎料的硬度值。
熔化温度的检测方法：使用NETZSCH公司STA409 PC/PG型同步热分析仪做DSC分析，测量得到钎料的熔化温度。
焊接剪切强度的检测方法：在真空钎焊炉中，在可伐合金母材上钎焊，测量接头的剪切强度，可伐合金尺寸为100mm×10mm×2.5mm，钎料尺寸为10mm×3mm×0.2mm，钎焊温度为熔化温度+40℃，保温时间为10分钟。
获得下表1：
| 成分(质量分数比) | 冷加工成型性(Hv) | 熔化温度(℃) | 焊接剪切强度(MPa) |
| Ag-28Cu | 195 | 778.50 | 217 |
| Ag-28Cu-5Ga | 196 | 760.38 | 366 |
| Ag-34Cu-5Ga | 200 | 764.59 | 390 |
| Ag-39Cu-5Ga | 201 | 767.06 | 445 |
| Ag-43Cu-5Ga | 202 | 770.62 | 379 |
通过表1可知本发明熔化温度降低，焊接抗剪切强度明显提高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种高强度的银基钎料，其特征在于，按质量百分数计：
Ag 52％～67％；
Ga 5％；
余量Cu。
2.如权利要求1所述高强度的银基钎料，其特征在于，按质量百分数计：
Ag 56％；
Cu 39％；
Ga 5％。
3.一种制备如权利要求1或2所述高强度的银基钎料的方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)将金属元素原料Ag、Cu、Ga，按照质量百分比配比以下组分，Ag52％～67％，Ga 5％，余量为Cu，以上组分质量百分比总量为100％；
2)将步骤1)中称重好的Ag、Cu、Ga原料装入石墨坩埚中，在氩气保护下，采用真空感应熔炼法进行熔炼，至其中的原料完全熔化，待熔炼完成后随炉冷却；
3)将步骤2)得到的冷却的钎料铸锭，置于轧片机上进行轧制冷变形处理，最终轧制变形量为90％，将轧制完成的钎料置于真空炉中进行退火处理，将退火处理后的钎料冷却，使用轧片机冷轧至厚度为0.1～0.2mm的片材钎料，即获得成品的银基钎料。
4.如权利要求3所述的制备高强度的银基钎料的方法，其特征在于，所述步骤1)中将金属元素原料Ag、Cu、Ga，按照质量百分比配比以下组分：
Ag 56％，Ga 5％，Cu 39％。
5.如权利要求3所述的制备高强度的银基钎料的方法，其特征在于：所述步骤1)中Ag的纯度99.999％、Cu的纯度99.999％、Ga的纯度99.999％。
6.如权利要求3所述的制备高强度的银基钎料的方法，其特征在于：所述步骤2)的真空感应熔炼的条件为真空度低于5×10-3Pa，熔炼电流为11.4A～15A，0.025A/秒，15A保温3分钟。
7.如权利要求3所述的制备高强度的银基钎料的方法，其特征在于：所述步骤3)的退火条件为退火温度350～500℃，退火时间1小时，随炉冷却。
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