專利名稱：銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液相擴(kuò)散焊工藝，特別涉及一種銅鋁異種金屬的液相擴(kuò)散焊用焊料。
背景技術(shù)：
銅與鋁都是制造導(dǎo)熱體和導(dǎo)電體的材料，從結(jié)構(gòu)與功能的實(shí)現(xiàn)以及經(jīng)濟(jì)的角度來看，常常需要將鋁與銅牢固的連接起來。但鋁的表面極易氧化，所形成的氧化膜十分牢固，導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性很差，采用機(jī)械連接難以滿足熱、電等使用性能的要求。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛采用焊接方法來實(shí)現(xiàn)銅鋁的可靠連接。然而，銅與鋁在熔點(diǎn)、線膨脹系數(shù)、比熱容和熱導(dǎo)率方面性能差異很大，造成其熔焊焊接性差，極易發(fā)生接頭脆化、形成裂紋和強(qiáng)度降低等問題，一般較少采用熔焊方法來焊接。到目前為止，銅鋁焊接較多采用非熔化焊方法，如閃光焊、摩擦焊、超聲焊、滾壓焊和爆炸焊等。雖然在焊接過程中銅鋁不發(fā)生熔化，但由于在短時(shí)間內(nèi)施加大的焊接壓力，銅鋁變形大其存在較大的焊接應(yīng)力，在實(shí)際使用中受環(huán)境和溫度的影響，接頭易發(fā)生開裂，影響其使用壽命和安全性。 公告號為CN 100349683 C的中國發(fā)明專利，公開了一種銅鋁擴(kuò)散釬焊方法，該方法在焊接中無需施加壓力就可實(shí)現(xiàn)銅板與鋁板的可靠連接，形成界面結(jié)合穩(wěn)定、密封性好的銅鋁接頭。但焊接采用真空系統(tǒng)且焊接時(shí)間長，造成設(shè)備成本高、效率低。公告號為CN 101972902 B的中國發(fā)明專利，公開了一種銅鋁焊接用鋁合金焊料及其制備方法，銅鋁焊接用鋁合金焊料組成為AL 60-72%, Cu或者Ge 25-35%, Si 1-5%, Mg1-5%，Li或者Sb或Bi ( 1%。其中的Cu或者Ge、S1、Mg用量較大，增加了成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上銅鋁異種金屬焊接時(shí)條件苛刻、已公開的焊料成本高的問題，本發(fā)明提供了一種無需真空系統(tǒng)、加熱溫度低、使用壓力小、時(shí)間短、成本低的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料。本發(fā)明是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的—種銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，原料的重量百分?jǐn)?shù)如下Al 87-95%, Cu 2-5%, Si 1-3%, Nd O. 01-0. 5%, Bi O. 01-0. 05%, Zn 1-3%, ZrO. 001-0. 05%, Fe O. 2-2% 所述的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，原料的重量百分?jǐn)?shù)如下Al 91%, Cu 4%, Si 3%, Nd O. 03%, Bi O. 01%, Zn 1%, Zr O. 025%, Fe 0.935%。所述的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，原料的重量百分?jǐn)?shù)如下Al 88%, Cu 4%, Si 3%, Nd O. 4%, Bi O. 05%, Zn 2. 5%, Zr O. 05%, Fe 2%。所述的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，厚度為30-100 μ m。所述的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，厚度為50 μ m。所述的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，在銅鋁焊接面之間放置所述的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，將待焊接面在3-5MPa壓力下加熱至550-580°C，繼續(xù)加熱當(dāng)溫度達(dá)到610-620°C時(shí)，停止加熱，焊接壓力增大為10-12MPa，保持壓力l_2s后，停止加壓，完成銅鋁液相擴(kuò)散焊。所述的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，其特征是用車床或者銑床加工銅鋁表面，粗糙度為 RaO. 23-0. 68um。本發(fā)明的銅鋁液相擴(kuò)散焊工藝?yán)煤噶系娜刍?，不僅可去除銅鋁表面氧化膜，而且在銅鋁母材內(nèi)形成薄層過渡液相，并在隨后的瞬間壓力下擠出表面氧化膜，實(shí)現(xiàn)銅鋁擴(kuò)
散結(jié)合。本發(fā)明的有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，無需真空系統(tǒng)，焊接壓力低、時(shí)間短，操作簡單，成本低，效率高，焊接件彎曲180度不開裂，焊縫最高到530°C不脫開。
具體實(shí)施例方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明。實(shí)施例1 :銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，原料的重量百分?jǐn)?shù)如下Al 87%, Cu 5%, Si 3%, Nd O. 5%, Bi O. 05%, Zn 2. 4%, Zr O. 05%, Fe 2%。使用上述原料制備成30-100 μ m的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，制備方法都是常用方法，在此就不詳細(xì)描述了。用車床或者銑床加工銅鋁表面，粗糙度為RaO. 23um，在銅鋁焊接面之間放置50 μ m厚度的所述銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，將待焊接面在3-5MPa壓力下加熱至550_580°C，繼續(xù)加熱當(dāng)溫度達(dá)到610-620°C時(shí)，停止加熱，焊接壓力增大為10-12MPa，保持壓力l_2s后，停止加壓，完成銅鋁液相擴(kuò)散焊。參照國標(biāo)GB2341-1998，測得上述得到的焊接件彎曲180度不開裂，焊縫300°C不脫開。實(shí)施例2 銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，其特征是原料的重量百分?jǐn)?shù)如下Al 88%, Cu 4%, Si 3%, Nd O. 4%, Bi O. 05%, Zn 2. 5%, Zr O. 05%, Fe 2%。使用上述原料制備成30-100 μ m的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，制備方法都是常用方法，在此就不詳細(xì)描述了。在銅鋁焊接面之間放置50 μ m厚度的所述銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，將待焊接面在3-5MPa壓力下加熱至550-580°C，繼續(xù)加熱當(dāng)溫度達(dá)到610-620°C時(shí)，停止加熱，焊接壓力增大為10-12MPa，保持壓力l_2s后，停止加壓，完成銅鋁液相擴(kuò)散焊。參照國標(biāo)GB2341-1998，測得上述得到的焊接件彎曲180度不開裂，焊縫500°C不脫開。實(shí)施例3 銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，其特征是原料的重量百分?jǐn)?shù)如下Al 89%, Cu 3%, Si 3%, Nd O. 3%, Bi O. 02%, Zn 3%, Zr O. 04%, Fe1. 64%。使用上述原料制備成30-100 μ m的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，制備方法都是常用方法，在此就不詳細(xì)描述了。用車床加工銅鋁表面，粗糙度為RaO. 68um，在銅鋁焊接面之間放置50 μ m厚度的所述銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，將待焊接面在3-5MPa壓力下加熱至550-580°C，繼續(xù)加熱當(dāng)溫度達(dá)到610-620°C時(shí)，停止加熱，焊接壓力增大為10-12MPa，保持壓力l_2s后，停止加壓，完成銅鋁液相擴(kuò)散焊。參照國標(biāo)GB2341-1998，測得上述得到的焊接件彎曲180度不開裂，焊縫430°C不脫開。實(shí)施例4 銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，其 特征是原料的重量百分?jǐn)?shù)如下Al 90%, Cu 3%, Si 3%, Nd O. 2%, Bi O. 03%, Zn 2. 5%, Zr O. 01%, Fe1. 26%。使用上述原料制備成30-100 μ m的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，制備方法都是常用方法，在此就不詳細(xì)描述了。在銅鋁焊接面之間放置50 μ m厚度的所述銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，將待焊接面在3-5MPa壓力下加熱至550-580°C，繼續(xù)加熱當(dāng)溫度達(dá)到610-620°C時(shí)，停止加熱，焊接壓力增大為10-12MPa，保持壓力l_2s后，停止加壓，完成銅鋁液相擴(kuò)散焊。參照國標(biāo)GB2341-1998，測得上述得到的焊接件彎曲180度不開裂，焊縫450°C不脫開。實(shí)施例5 銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，原料的重量百分?jǐn)?shù)如下Al 91%, Cu 4%, Si 3%, Nd O. 03%, Bi O. 01%, Zn 1%，Zr O. 025%, Fe O. 935%。使用上述原料制備成30-100 μ m的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，制備方法都是常用方法，在此就不詳細(xì)描述了。在銅鋁焊接面之間放置50 μ m厚度的所述銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，將待焊接面在3-5MPa壓力下加熱至550-580°C，繼續(xù)加熱當(dāng)溫度達(dá)到610-620°C時(shí)，停止加熱，焊接壓力增大為10-12MPa，保持壓力l_2s后，停止加壓，完成銅鋁液相擴(kuò)散焊。參照國標(biāo)GB2341-1998，測得上述得到的焊接件彎曲180度不開裂，焊縫530°C不脫開。實(shí)施例6:銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，其特征是原料的重量百分?jǐn)?shù)如下Al 92%, Cu 4%, Si 1%，Nd O. 1%，Bi O. 01%, Zn1. 5%, Zr O. 02%, Fe1. 37%。使用上述原料制備成30-100 μ m的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，制備方法都是常用方法，在此就不詳細(xì)描述了。在銅鋁焊接面之間放置50 μ m厚度的所述銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，將待焊接面在3-5MPa壓力下加熱至550-580°C，繼續(xù)加熱當(dāng)溫度達(dá)到610-620°C時(shí)，停止加熱，焊接壓力增大為10-12MPa，保持壓力l_2s后，停止加壓，完成銅鋁液相擴(kuò)散焊。參照國標(biāo)GB2341-1998，測得上述得到的焊接件彎曲180度不開裂，焊縫350°C不脫開。實(shí)施例7 銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，其特征是原料的重量百分?jǐn)?shù)如下Al 93%, Cu 2%, Si 2%, Nd O. 05%, Bi O. 02%, Zn 1%，Zr O. 005%, Fe1. 925%。使用上述原料制備成30-100 μ m的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，制備方法都是常用方法，在此就不詳細(xì)描述了。在銅鋁焊接面之間放置50 μ m厚度的所述銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，將待焊接面在3-5MPa壓力下加熱至550-580°C，繼續(xù)加熱當(dāng)溫度達(dá)到610-620°C時(shí)，停止加熱，焊接壓力增大為10-12MPa，保持壓力l_2s后，停止加壓，完成銅鋁液相擴(kuò)散焊。參照國標(biāo)GB2341-1998，測得上述得到的焊接件彎曲180度不開裂，焊縫300°C不脫開。實(shí)施例8 銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，其特征是原料的重量百分?jǐn)?shù)如下Al 95%, Cu 2%, Si 1%，Nd O. 01%, Bi O. 01%, Zn1. 779%, Zr O. 001%, Fe O. 2%。使用上述原料制備成30-100 μ m的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，制備方法都是常用方 法，在此就不詳細(xì)描述了。在銅鋁焊接面之間放置50 μ m厚度的所述銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，將待焊接面在3-5MPa壓力下加熱至550-580°C，繼續(xù)加熱當(dāng)溫度達(dá)到610_620°C時(shí)，停止加熱，焊接壓力增大為10-12MPa，保持壓力l_2s后，停止加壓，完成銅鋁液相擴(kuò)散焊。參照國標(biāo)GB2341-1998，測得上述得到的焊接件彎曲180度不開裂，焊縫400°C不脫開。
權(quán)利要求
1.一種銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，其特征是原料的重量百分?jǐn)?shù)如下Al 87-95%, Cu 2-5%, Si 1-3%, Nd O. 01-0. 5%, Bi O. 01-0. 05%, Zn 1-3%, ZrO.001-0. 05%, Fe O. 2-2%
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，其特征是原料的重量百分?jǐn)?shù)如下 Al 91%, Cu 4%, Si 3%, Nd O. 03%, Bi O. 01%, Zn 1%，Zr O. 025%, Fe O.935%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，其特征是原料的重量百分?jǐn)?shù)如下 Al 88%, Cu 4%, Si 3%, Nd O. 4%, Bi O. 05%, Zn 2. 5%,Zr O. 05%, Fe 2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，其特征是厚度為30-100μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，其特征是厚度為50μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，其特征是在銅鋁焊接面之間放置所述的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，將待焊接面在3-5MPa壓力下加熱至550-580°C，繼續(xù)加熱當(dāng)溫度達(dá)到610-620°C時(shí)，停止加熱，焊接壓力增大為10-12MPa，保持壓力l_2s后，停止加壓， 完成銅鋁液相擴(kuò)散焊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，其特征是用車床或者銑床加工銅鋁表面，粗糙度為RaO. 23-0. 68um。
全文摘要
本發(fā)明涉及液相擴(kuò)散焊工藝，特別涉及一種銅鋁異種金屬的液相擴(kuò)散焊用焊料，原料的重量百分?jǐn)?shù)如下Al87-95%，Cu2-5%，Si1-3%，Nd0.01-0.5%，Bi0.01-0.05%，Zn1-3%，Zr0.001-0.05%，F(xiàn)e0.2-2%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的銅鋁液相擴(kuò)散焊用焊料，無需真空系統(tǒng)，焊接壓力低、時(shí)間短，操作簡單，成本低，效率高，焊接件彎曲180度不開裂，焊縫最高到530℃不脫開。
文檔編號B23K35/28GK103008907SQ20121052127
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者王學(xué)剛, 岳增武, 李辛庚, 樊志彬, 劉爽, 王曉明, 閆風(fēng)潔, 王宏, 肖世榮, 張都清 申請人:山東電力集團(tuán)公司電力科學(xué)研究院