[发明专利]一种含有Si和Ga的铜-银合金低蒸汽压钎料

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有硅和镓的铜-银合金钎料，特别是涉及一种适用于电真空器件部件中温钎焊的低蒸汽压合金钎料。 

背景技术

在电子工业的电真空器件制造领域，电器构件分级钎焊工艺中，广泛采用着低蒸汽压的银基合金钎料，现有银合金通用的三级钎焊工艺是按钎料熔点从高到低顺序依次钎焊，例如：BAg50Cu(779-850℃)一级钎焊、BAg72Cu(779℃)二级钎焊、和BAg60CuSn(或In)三级钎焊。 

在上述一级钎焊温度段，只有BAg50Cu一种可以选用，该牌号钎料主要的不足是：固-液相线间隔较大(约70℃)、含银量较高(含50％Ag)。 

在该应用领域，曾有Ag-Cu-In-Sn系和Cu-Ag-Si系中温低蒸汽压钎料的报道，这些钎料熔化温度较BAg50Cu低得多，属于第三级钎焊钎料，为了解决广泛采用着BAg50Cu(一级钎焊)电真空钎料存在的不足和适用钎料可选择牌号较少的问题，开发钎焊特性优良、经济适用、熔点位于800℃～850℃温度段低蒸汽压钎料品种，适合当前电子工业发展实际需求。 

发明内容

电真空钎料的成分和杂质的蒸汽压，要求在500℃低于1×10^-5Pa，因此，钎料成分中不能含有通用钎料中常用的Zn、Cd和Pb等高蒸汽压元素；又由于钎料通常的使用形态是簿带材和微细丝材，钎料应当具有一定的塑性和良好的加工性能。 

现有的技术表明，Si在500℃时的蒸汽压为1.72×10^-16Pa，Ga在500℃时的蒸汽压为3.71×10^-8Pa，这两元素和常用的Cu、Ag均属于低蒸汽压元素；试验表明，在Cu-Ag合金中添加少量的Si和Ga对其加工性能没有明显的影响，即钎料合金易于加工成簿带材和微细的丝材； 

在冶金学方面，在Cu-(39％～41％)Ag合金中，添加少量的Si和Ga可以降低合金的液相线温度、缩小Cu-Ag合金固-液相线间隔，可提高钎料对母材的润湿性、铺展性和间隙填充性。 

添加少量的Si和Ga元素，对Cu-Ag合金的固相线影响较小，但其液相线随着Si和Ga添加量的增加而降低，在本发明的成分范围内的合金，与现有技术中的50％Ag-50％Cu钎料合金相比，其液相线温度可由50％Ag-50％Cu钎料的850℃下降到823℃，其固-液相线间隔由原来的70℃缩小到41.4℃。通常，钎料合金的固-液间隔越狭窄，其在母材上的铺展性和在母材间的间隙填充性越好，因此，本发明的钎料成分可有效地提高现有技术中50％Ag-50％Cu合金钎焊特性。 

本发明钎料的成分范围按质量百分数表述如下： 

39～41％银(Ag)，1.5～2.5％硅(Si)，0.5～2.5％镓(Ga)，其余为Cu(铜)。 

实践表明，在39～41％银-铜合金中，添加Si＜1.5％和Ga＜0.5％，对提高Cu-(39～41％)Ag钎料的钎焊特性影响甚微，而添加量Si＞2.5％和Ga＞2.5％，由于在合金中会形成少量的CuSi和CuGa化合物，会使合金的塑性和加工性能显著下降、成品率和应用工艺性降低。 

钎料用真空熔炼和通用加工工艺易于制造成工业应用规格的簿带材和丝材。 

本发明钎料合金在500℃的蒸汽压低于3.51×10^-8Pa。 

钎料在850℃～870℃条件下，在无氧铜、镍、不锈钢母材上的润湿性优良，适合在真空和保护气氛条件对无氧铜、Ni和镀镍不锈钢等多种母材钎焊连接，与现有的50％Ag-50％Cu钎料相比，可以节省10％银，具有明显的经济效益。该钎料固相线温度范围：781.6～804.3℃，液相线温度范围：823～848.3℃。钎料采用真空熔炼、具有优良的加工性能，可用常规轧制和拉拔工艺制成所需的簿带材和丝材。钎料在850～870℃对无氧铜、镍、不锈钢具有优良的润湿性。 

具体实施方式

钎料合金制造：采用电真空钎料真空熔炼和通用的轧制及拉丝工艺制造，钎料 规格：厚度为0.05～0.50mm簿带材和Φ0.30～0.5mm的丝材。 

本发明钎料的实施例及与现有技术同类应用钎料的比较见表1。 

表1：本发明钎料实施例及与现有技术中同类钎料性能的比较