一種無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種釬焊料，尤其是涉及一種無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的釬焊材料主要分為銀基、鎳基、銅基三種。銀基釬焊料由于含銀量高、熔點(diǎn)適中且穩(wěn)定，具有優(yōu)異的滲透性和流動(dòng)性，焊接后有良好的強(qiáng)度、韌性，并且導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能優(yōu)異，因此在薄膜、溫控、電器裝置等接觸面小的工件焊接上得到了廣泛的應(yīng)用；并且其釬焊后表面顏色淺，可適用于銀飾、眼鏡等行業(yè)的加工。鎳基釬焊料應(yīng)用于高溫合金及不銹鋼零部件(如航空零部件、汽車(chē)及輪船零部件、坎具、醫(yī)療器械等)的焊接。而銅基釬焊料主要用于代替銀基釬焊料，應(yīng)用于精密儀表、電路和元器件、觸頭、熱交換器等的焊接。由于多數(shù)導(dǎo)電部件都是由紫銅制備而成，而銅基釬焊料對(duì)紫銅有自釬作用，可以達(dá)到良好的釬焊性能。
[0003]現(xiàn)有銅基釬焊料，由于配方中P元素的存在，導(dǎo)致合金非常的脆，強(qiáng)度與韌性都不高，從而無(wú)法制帶，而造成了其應(yīng)用的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決目前銅基釬焊料的室溫成型問(wèn)題、提高釬焊料的性能，改變了傳統(tǒng)釬焊配方和生產(chǎn)工藝，而提出一種無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材，其由無(wú)鉛銅基非晶釬焊料制成，該無(wú)鉛銅基非晶釬焊料包含P元素、Bi元素、Sn元素、Zn元素、Ce元素、Cu元素，該無(wú)鉛銅基非晶釬焊料的總質(zhì)量百分比為100 %，其中，0.02 % < P < 0.06 %、0.02 %彡 Bi 彡 0.06%,4.0%^ Sn ^ 6.8%、13.5%^ Zn ^ 14.3%,0.15%彡 Ce 彡 0.22%,71%^ Cu ^ 83%，余量為雜質(zhì)。
[0006]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，該無(wú)鉛銅基非晶釬焊料還包括Ti元素、Zr元素、Hf元素中的至少一種IVB族元素。
[0007]優(yōu)選地，該至少一種IVB族元素占0.02%?0.06%。
[0008]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，該無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材的厚度在0.02?0.03mm 之間。
[0009]優(yōu)選地，其特征在于:該無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材的厚度為0.025mm。
[0010]針對(duì)現(xiàn)有釬焊料P元素的危害，想徹底根除P元素是不可能的，因此，本發(fā)明特加入了 Bi元素，Bi元素、P元素分別與其它元素構(gòu)成(Sn-9Zn0.05Ce)xBi和(Sn_9Zn0.05Ce)xP，同時(shí)徹底擯除Cu元素，Cu元素是重金屬是可以徹底去除的，通過(guò)分析了無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材的顯微組織形貌，測(cè)試了無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材的抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率以及維氏硬度，結(jié)果表明，添加Bi元素能顯著提高無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材的抗拉強(qiáng)度和硬度，添加Bi還能促使釬料析出針狀或顆粒狀富鋅相；另外加入微量的T1、Zr、Hf這三種IVB族元素的一種或幾種組合，在不提高釬焊溫度的同時(shí)，提高了釬焊強(qiáng)度，保證了釬焊接頭的力學(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0012]本發(fā)明的無(wú)鉛銅基非晶釬焊料包含P元素、Bi元素、Sn元素、Zn元素、Ce元素、Cu元素，該無(wú)鉛銅基非晶釬焊料的總質(zhì)量百分比為100%，其中，0.P < 0.06%、0.02%彡 Bi 彡 0.06%,4.0%^ Sn ^ 6.8%、13.5%^ Zn ^ 14.3%,0.15%彡 Ce 彡 0.22%,71%< Cu < 83 %，余量為雜質(zhì)。針對(duì)現(xiàn)有釬焊料P元素的危害，想徹底根除P元素是不可能的，因此，本發(fā)明特加入了 Bi元素，Bi元素、P元素分別與其它元素構(gòu)成(Sn-9Zn0.05Ce)xBi和(Sn-9Zn0.05Ce)xP，同時(shí)徹底擯除Cu元素，Cu元素是重金屬是可以徹底去除的，通過(guò)分析了無(wú)鉛銅基非晶釬焊料的顯微組織形貌，測(cè)試了無(wú)鉛銅基非晶釬焊料的抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率以及維氏硬度，結(jié)果表明，添加Bi元素能顯著提高無(wú)鉛銅基非晶釬焊料的抗拉強(qiáng)度和硬度，添加Bi還能促使釬料析出針狀或顆粒狀富鋅相。
[0013]該無(wú)鉛銅基非晶釬焊料還可包括Ti元素、Zr元素、Hf元素中的至少一種IVB族元素。在不提高釬焊溫度的同時(shí)，提高了釬焊強(qiáng)度，保證了釬焊接頭的力學(xué)性能。
[0014]本發(fā)明的無(wú)鉛銅基非晶釬焊料由銅、硅、錫、鎳和稀土元素根據(jù)一定比例配比而成，所制釬焊料帶材具有較好的表面形成能力，表面光潔度優(yōu)良，并且厚度非常的薄，一般在0.02-0.03mm。所需的原材料中以銅替代了銀，從而大大降低了成本。
[0015]在添加IVB族元素，并用特殊工藝冶煉成母合金后，在不提高釬焊溫度的同時(shí)，大大提高了釬焊強(qiáng)度，保證了釬焊接頭的力學(xué)性能。同時(shí)制備工藝簡(jiǎn)單，可利用通用設(shè)備大量的生產(chǎn)。
[0016]本發(fā)明的無(wú)鉛銅基非晶釬焊料的制備方法的具體實(shí)施步驟如下。
[0017]1、備料:根據(jù)材料配方，按各種原料重量比備料。
[0018]2、合金冶煉:①先將冶煉爐預(yù)熱至所需溫度；②倒入準(zhǔn)備好的錫，升溫至全部融化，并沸騰約5分鐘；③倒入準(zhǔn)備好的銅升溫至混合金屬全部融化，并沸騰約5分鐘，使所加入的材料充分融合加入準(zhǔn)備好的鋅升溫至混合金屬全部融化，并沸騰約10分鐘，使所加入的材料充分融合加入準(zhǔn)備好的鈰升溫至混合金屬全部融化，并沸騰約5分鐘，使所加入的材料充分融合加入準(zhǔn)備好的B1、P混合；⑦倒料:將熔融狀態(tài)的混合金屬材料，倒入冷卻槽迅速冷卻，形成無(wú)鉛銅基非晶釬焊料母合金。
[0019]當(dāng)然，也可以在倒料之前加入準(zhǔn)備好的鈦、鋯、鉿等IVB族元素金屬，升溫至混合金屬全部融化，并沸騰約30分鐘，使所加入的材料充分融合。
[0020]3、制帶:制帶具體步驟如下:
[0021]I)、將無(wú)鉛銅基非晶釬焊料母合金投入石英管甩帶機(jī)，抽真空至l*10_2Pa以下；
[0022]2)、向石英管甩帶機(jī)的石英管料槽中充入高純氬氣至0.1MPa以上，并再次抽真空至l*lCT2Pa以下；
[0023]3)、重復(fù)2)步驟2-3次；
[0024]4)、開(kāi)啟高頻電源，待無(wú)鉛銅基非晶釬焊料母合金熔化之后，充入高純氬氣，并開(kāi)始甩帶，得到無(wú)鉛銅基非晶釬焊料。也就是說(shuō)，在制帶之前，將工業(yè)級(jí)純度原料按合金配方配料粉碎成小塊裝，投入采用真空感應(yīng)冶煉爐(要求真空可抽至l*10_2Pa以下)中熔煉成無(wú)鉛銅基非晶釬焊料母合金，澆筑成塊。
[0025]本發(fā)明采用非晶制備技術(shù)，保證了合金以及帶材的均勻性，浸潤(rùn)性，從而提升了釬焊強(qiáng)度，通過(guò)改變銅基釬焊料配方，摻入IVB族元素取代傳統(tǒng)配方中的B元素，改進(jìn)了銅基釬焊料強(qiáng)度與韌性，在不提高釬焊溫度的前提下，進(jìn)一步提升了釬焊強(qiáng)度，保證了釬焊接頭的力學(xué)性能。
[0026]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、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材，其由無(wú)鉛銅基非晶釬焊料制成，其特征在于:該無(wú)鉛銅基非晶釬焊料包含P元素、Bi元素、Sn元素、Zn元素、Ce元素、Cu元素，該無(wú)鉛銅基非晶釬焊料的總質(zhì)量百分比為100%，其中，0.02%^ P彡0.06%,0.02%^ Bi ( 0.06%,4.0%彡 Sn 彡 6.8%、13.5%彡 Zn 彡 14.3%、0.15%彡 Ce 彡 0.22%、71%彡 Cu 彡 83%，余量為雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材，其特征在于:該無(wú)鉛銅基非晶釬焊料還包括Ti元素、Zr元素、Hf元素中的至少一種IVB族元素。
3.如權(quán)利要求2所述的無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材，其特征在于:該至少一種IVB族元素占 0.02%?0.06%。
4.如權(quán)利要求1所述的無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材，其特征在于:該無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材的厚度在0.02?0.03mm之間。
5.如權(quán)利要求4所述的無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材，其特征在于:該無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材的厚度為0.025mm。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材，其由無(wú)鉛銅基非晶釬焊料制成。該無(wú)鉛銅基非晶釬焊料的總質(zhì)量百分比為100％，其中，0.02％≤P≤0.06％、0.02％≤Bi≤0.06％、4.0％≤Sn≤6.8％、13.5％≤Zn≤14.3％、0.15％≤Ce≤0.22％、71％≤Cu≤83％，余量為雜質(zhì)。本發(fā)明特加入了Bi元素，同時(shí)徹底擯除Cu元素，通過(guò)分析了無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材的顯微組織形貌，測(cè)試了無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材的抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率以及維氏硬度，結(jié)果表明，添加Bi元素能顯著提高無(wú)鉛銅基非晶釬焊料帶材的抗拉強(qiáng)度和硬度，添加Bi還能促使釬料析出針狀或顆粒狀富鋅相。
【IPC分類(lèi)】B23K35-30
【公開(kāi)號(hào)】CN104551439
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410652313
【發(fā)明人】劉桂芹
【申請(qǐng)人】劉桂芹
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年11月17日