本發(fā)明涉及一種無隔銀基焊料及其制備方法，屬于焊接材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

改革開放以來，隨著電子信息產(chǎn)業(yè)、家電、汽車、軍工、制冷和建筑裝飾材料等行業(yè)的蓬勃發(fā)展，釬焊技術(shù)在這些新興行業(yè)中扮演了重要的角色，并且對(duì)釬料的需求量越來越大。釬料按合金系統(tǒng)可以分為銀基、銅基、鋁基、錫鉛基、金基、鎳基、錳基等十多類，銀基釬料在釬料中占有很大的比例，同時(shí)也是釬焊中非常重要的一類焊接材料，在家用電器、發(fā)電機(jī)、電器電子、眼鏡架制造、電動(dòng)工具等行業(yè)中都是必不可少、至關(guān)重要的連接材料。銀釬料的熔點(diǎn)適中，工藝性好，并具有良好的強(qiáng)度，韌性，導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性和耐蝕性，是應(yīng)用極廣的硬釬料。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅家電制造國內(nèi)每年需要消耗銀釬料300噸，建筑材料加工工具國內(nèi)每年需要消耗銀釬料350噸。由于銀價(jià)昂貴所以多數(shù)采用含鎘的銀基釬料，含鎘的銀基釬料不僅可以降低合金的液相線、縮小熔化溫度區(qū)間、改善釬焊工藝性，既能釬焊銅及銅合金又能釬焊鋼、不銹鋼及異種金屬，所獲得的釬焊接頭性能優(yōu)良，特別是某些需要進(jìn)行多次分級(jí)釬焊的產(chǎn)品，而且價(jià)格低廉。但是含鎘的釬料大量使用不僅直接危害焊接操作者的身體健康也影響周邊環(huán)境。歐盟已規(guī)定，從2006年7月1日起，電子工業(yè)等產(chǎn)品中不準(zhǔn)含鎘。中國信息產(chǎn)業(yè)部等七部委也在同年發(fā)布第39號(hào)令，要求在家電等行業(yè)全面禁止使用含鎘等6種有害物質(zhì)。

目前也有不含隔的銀基釬料(如Ag64Cu10Znl6Gal0、Ag62Cul0Zn10Ga18、Ag58Cu30Zn7Gal5、和Ag30Cu35Zn20In15)，但是釬料中銀的含量大，且加入了大量貴重合金元素Ga和In、成本高，而且釬料的熔化溫度和熔化區(qū)間等技術(shù)指標(biāo)差，為了獲得較低的熔化溫度其中添加的不適量合金元素使得釬料的脆性很大，從而限制了目前不含鎘的銀基釬料的使用范圍。授權(quán)公告號(hào)CN 102626838B，發(fā)明名稱：銀基無鎘中溫釬料及其制備方法，該發(fā)明釬料由Ag、電解銅、Zn、Sn、銅磷合金、Ni、Mn、Zr和包裹了銅箔的稀土鑭和稀土鈰的混合物制成，方法如下：一、稱料；二、液態(tài)釬料的制備；三、澆鑄；四、擠壓，即得銀基無鎘中溫釬料。本發(fā)明制備的銀基無鎘中溫釬料熔化溫度為614～719℃，用于焊接不銹鋼的接頭強(qiáng)度能達(dá)到140MPa，釬料的鋪展性能和塑性好，能夠制備成焊環(huán)和直徑為1.0～2.0mm的焊絲，不含嫁和銦這些貴重金屬，釬料的成本至少降低了450元/千克。但是焊料的強(qiáng)度不高，潤濕性也不好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種無隔銀基焊料及其制備方法，解決了現(xiàn)有無隔銀基焊料強(qiáng)度不高、潤濕性不好等問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種無隔銀基焊料，按照重量百分比計(jì)，包括：Ag39.0～41.0，Zn29.5～31.5、Sn2.5～3.5、Ni1.3～1.7、In0.1-0.2，Co0.05-0.1，石墨烯0.01-0.02，余量為Cu和不可避免雜質(zhì)。

優(yōu)選地：所述的Ag的含量為0.39-40％。

優(yōu)選地：所述的In的含量為0.1-0.15％。

優(yōu)選地：所述的Co得含量為0.06-0.08％。

優(yōu)選地：所述的石墨烯得含量為0.01-0.015％。

本發(fā)明也提供了一種無隔銀基焊料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照比例制備除石墨烯以外的原料的合金，將制備的合金粉碎至100-150目備用；

(2)將石墨烯加入酒精，用超聲處理；

(3)將超聲處理后的石墨烯酒精溶液和合金粉加入高能球磨機(jī)，150-200r/min,溫度150-200度，研磨10-15min；

(4)將研磨后的石墨烯和合金粉混合物烘干；

(5)烘干后的混合物放入磨具，擠壓成型；

(6)將成型后的混合粉在250-300度，燒結(jié)3-5h，既得鋁鎂合金焊料。

優(yōu)選地：所述的超聲處理為；超聲波功率150-200W，頻率80-100kHz，時(shí)間2-3h。

優(yōu)選地：所述的擠壓成型為80-90MPa，保持時(shí)間為15-20min。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明無鎘銀基釬料的主要合金元素為銅和鋅，因?yàn)槎呖梢越档豌y的熔化溫度。添加錫能進(jìn)一步降低釬料的熔點(diǎn)，改善釬料的流動(dòng)性和潤濕性，還能抑制釬料中鋅的蒸發(fā)，防止釬縫中形成裂紋和氣孔等缺陷。釬料中加入鎳可防止不銹鋼釬焊件發(fā)生界面腐蝕的傾向，且能提高釬料潤濕性和塑韌性，但加入鎳會(huì)明顯提高釬料的熔化溫度，釬料顯微組織顆粒增大，而微量稀土元素In可以提高釬料的潤濕性，并且可以使釬料組織細(xì)化。少量添加鈷，可以顯著地抑制釬料在一母材、特別是無氧銅母材上產(chǎn)生過度地漫流、減小對(duì)銅母材的溶蝕，有利于精密電真空器件電氣性能的保證和產(chǎn)品裝配精度的提。石墨烯：石墨烯是一種增強(qiáng)材料，可以有效的增加焊料的強(qiáng)度和潤濕性。并且石墨烯與In、Co配合，可以有效的提高焊料的強(qiáng)度。

本發(fā)明制備的無鎘銀基釬料熔化溫度為614～719℃，與含鎘釬料相當(dāng)；本發(fā)明的釬料不含鎘，避免了對(duì)焊接操作者身體健康的危害，也降低對(duì)環(huán)境的污染。

本發(fā)明制備的釬料用于焊接不銹鋼的接頭強(qiáng)度能達(dá)到140MPa，釬料的鋪展性能和塑性好。

本發(fā)明的焊料制備方法，采用超聲波預(yù)處理石墨烯，是使團(tuán)聚在一起的石墨烯均勻分散于酒精中。然后通過高能球磨使石墨烯與其他原料充分均勻混合，經(jīng)干燥后的焊料無粘連，采用擠壓成型為80-90MPa，保持時(shí)間為15-20min的成型工藝，在持續(xù)壓力作用下，模具中石墨烯與其它原料粉產(chǎn)生塑性流動(dòng)，這種流動(dòng)有助于釬料填滿粉體之間的縫隙和排除粉體之間的空氣，從而使復(fù)合釬料致密、微孔少。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

一種無隔銀基焊料，按照重量百分比計(jì)，包括：Ag39，Zn29.5、Sn2.5、Ni1.3、In0.1，Co0.05，石墨烯0.01，余量為Cu和不可避免雜質(zhì)。

本實(shí)施例無隔銀基焊料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照比例制備除石墨烯以外的原料的合金，將制備的合金粉碎至100-150目備用；

(2)將石墨烯加入酒精，用超聲處理，超聲波功率150W，頻率80kHz，時(shí)間2h；

(3)將超聲處理后的石墨烯酒精溶液和合金粉加入高能球磨機(jī)，150r/min,溫度150度，研磨10min；

(4)將研磨后的石墨烯和合金粉混合物烘干；

(5)烘干后的混合物放入磨具，擠壓成型，壓力80MPa，保持時(shí)間為15min；

(6)將成型后的混合粉在250度，燒結(jié)5h，既得無鎘銀基焊料。

實(shí)施例2

一種無隔銀基焊料，按照重量百分比計(jì)，包括：Ag40，Zn30、Sn3、Ni1.5、In0.15，Co0.08，石墨烯0.015，余量為Cu和不可避免雜質(zhì)。

本實(shí)施例無隔銀基焊料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照比例制備除石墨烯以外的原料的合金，將制備的合金粉碎至100-150目備用；

(2)將石墨烯加入酒精，用超聲處理，超聲波功率180W，頻率90kHz，時(shí)間2.5h；

(3)將超聲處理后的石墨烯酒精溶液和合金粉加入高能球磨機(jī)，180r/min,溫度180度，研磨12min；

(4)將研磨后的石墨烯和合金粉混合物烘干；

(5)烘干后的混合物放入磨具，擠壓成型，壓力85MPa，保持時(shí)間為18min；

(6)將成型后的混合粉在280度，燒結(jié)4h，既得無隔銀基焊料。

實(shí)施例3

一種無隔銀基焊料，按照重量百分比計(jì)，包括：Ag41.0，Zn31.5、Sn3.5、Ni1.7、In0.2，Co0.1，石墨烯0.02，余量為Cu和不可避免雜質(zhì)。

本實(shí)施例無隔銀基焊料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照比例制備除石墨烯以外的原料的合金，將制備的合金粉碎至100-150目備用；

(2)將石墨烯加入酒精，用超聲處理，超聲波功率200W，頻率100kHz，時(shí)間3h；

(3)將超聲處理后的石墨烯酒精溶液和合金粉加入高能球磨機(jī)，200r/min,溫度200度，研磨15min；

(4)將研磨后的石墨烯和合金粉混合物烘干；

(5)烘干后的混合物放入磨具，擠壓成型，壓力90MPa，保持時(shí)間為20min；

(6)將成型后的混合粉在300度，燒結(jié)3h，既得無隔銀基焊料。

實(shí)施例4

一種無隔銀基焊料，按照重量百分比計(jì)，包括：Ag40，Zn30.5、Sn2.8、Ni1.4、In0.15，Co0.06，石墨烯0.015，余量為Cu和不可避免雜質(zhì)。與實(shí)施例1的制備方法一樣。

實(shí)施例5

一種無隔銀基焊料，按照重量百分比計(jì)，包括：Ag40，Zn31、Sn3.2、Ni1.6、In0.2，Co0.08，石墨烯0.02，余量為Cu和不可避免雜質(zhì)。與實(shí)施例1的制備方法一樣。

對(duì)比例1

與實(shí)施例5基本相同，不同點(diǎn)在于：一種無隔銀基焊料，按照重量百分比計(jì)，包括：Ag40，Zn31、Sn3.2、Ni1.6、Co0.08，石墨烯0.02，余量為Cu和不可避免雜質(zhì)。

對(duì)比例2

與實(shí)施例5基本相同，不同點(diǎn)在于：一種無隔銀基焊料，按照重量百分比計(jì)，包括：Ag40，Zn31、Sn3.2、Ni1.6、In0.2，石墨烯0.02，余量為Cu和不可避免雜質(zhì)。

對(duì)比例3

與實(shí)施例5基本相同，不同點(diǎn)在于：一種無隔銀基焊料，按照重量百分比計(jì)，包括：Ag40，Zn31、Sn3.2、Ni1.6、In0.2，Co0.08，余量為Cu和不可避免雜質(zhì)。

使用SAT-5100可焊性測試儀測試焊料的潤濕性，浸入深度2mm，浸漬速度5mm/s，浸漬時(shí)間10s。鋪展性測試：根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS-Z3197測試焊料的鋪展，按照GB/T 11363-2008測定其剪切強(qiáng)度，具體結(jié)果見下表。

測定各個(gè)實(shí)施例和對(duì)比例的潤濕角，剪切強(qiáng)度，具體見下表。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。