[发明专利]一种铜基非晶钎焊料及其制备方法、带材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钎焊料及其制备方法，尤其是涉及一种铜基非晶钎焊料及该铜基非晶钎焊料的制备方法、由该铜基非晶钎焊料制成的铜基非晶钎焊料带材及该铜基非晶钎焊料带材的制备方法。

背景技术

目前，公知的钎焊材料主要分为银基、镍基、铜基三种。银基钎焊料由于含银量高、熔点适中且稳定，具有优异的渗透性和流动性，焊接后有良好的强度、韧性，并且导热和导电性能优异，因此在薄膜、温控、电器装置等接触面小的工件焊接上得到了广泛的应用；并且其钎焊后表面颜色浅，可适用于银饰、眼镜等行业的加工。镍基钎焊料应用于高温合金及不锈钢零部件（如航空零部件、汽车及轮船零部件、炊具、医疗器械等）的焊接。而铜基钎焊料主要用于代替银基钎焊料，应用于精密仪表、电路和元器件、触头、热交换器等的焊接。由于多数导电部件都是由紫铜制备而成，而铜基钎焊料对紫铜有自钎作用，可以达到良好的钎焊性能。

现有铜基钎焊料，由于配方中P元素的存在，导致合金非常的脆，强度与韧性都不高，从而无法制带，而造成了其应用的局限性。

发明内容

本发明为了解决目前铜基钎焊料的室温成型问题、提高钎焊料的性能，改变了传统钎焊配方和生产工艺，而提出一种铜基非晶钎焊料及该铜基非晶钎焊料的制备方法、由该铜基非晶钎焊料制成的铜基非晶钎焊料带材及该铜基非晶钎焊料带材的制备方法。

本发明是这样实现的，一种铜基非晶钎焊料，其不含P元素和B元素，而包括Ti元素、Zr元素、Hf元素中的至少一种IVB族元素。

作为上述方案的进一步改进，该铜基非晶钎焊料由Cu元素、Si元素、Sn元素、Ni元素以及Ti元素、Zr元素、Hf元素中的至少一种IVB族元素组成。

优选地，Cu、Si、Sn、Ni以及Ti、Zr、Hf中的至少一种IVB族金属的质量分别满足以下式子：71％≤x≤83％，0.15％≤y≤0.22％，4.0％≤a≤6.8％，13.5％≤b≤14.3％、0.02％≤c≤0.06％，余量为杂质，该铜基非晶钎焊料的总质量百分比为100％；其中，x代表Cu，y代表Si、a代表Sn、b代表Ni、c代表Ti、Zr、Hf中的至少一种IVB族金属。

本发明还提供一种铜基非晶钎焊料带材，其由铜基非晶钎焊料制成，该铜基非晶钎焊料不含P元素和B元素，而包括Ti元素、Zr元素、Hf元素中的至少一种IVB族元素。

作为上述方案的进一步改进，该铜基非晶钎焊料由Cu元素、Si元素、Sn元素、Ni元素以及Ti元素、Zr元素、Hf元素中的至少一种IVB族元素组成。

优选地，Cu、Si、Sn、Ni以及Ti、Zr、Hf中的至少一种IVB族金属的质量分别满足以下式子：71％≤x≤83％，0.15％≤y≤0.22％，4.0％≤a≤6.8％，13.5％≤b≤14.3％、0.02％≤c≤0.06％，余量为杂质，该铜基非晶钎焊料的总质量百分比为100％；其中，x代表Cu，y代表Si、a代表Sn、b代表Ni、c代表Ti、Zr、Hf中的至少一种IVB族金属。

作为上述方案的进一步改进，该铜基非晶钎焊料带材的厚度在0.02~0.03mm之间。

本发明还提供一种基非晶态钎焊料的制备方法，其包括以下步骤：

（1）备料：Cu、Si、Sn、Ni以及Ti、Zr、Hf中的至少一种IVB族金属按照71~83 : 0.15~0.22 : 4.0~6.8 : 13.5~14.3 : 0.02~0.06的重量比备料；

（2）合金冶炼：

①先将冶炼炉预热至所需温度；

②倒入准备好的锡，升温至全部融化，并沸腾；

③倒入准备好的铜升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充分融合；

④加入准备好的硅升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充分融合；

⑤加入准备好的镍升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充分融合；

⑥加入准备好的IVB族金属升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充分融合；

⑦倒料：将熔融状态的混合金属材料，倒入冷却槽迅速冷却，形成铜基非晶钎焊料母合金，即获得该铜基非晶钎焊料。

作为上述方案的进一步改进，在合金冶炼的步骤中：

①先将冶炼炉预热至所需温度；

②倒入准备好的锡，升温至全部融化，并沸腾5分钟；

③倒入准备好的铜升温至混合金属全部融化，并沸腾5分钟，使所加入的材料充分融合；

④加入准备好的硅升温至混合金属全部融化，并沸腾10分钟，使所加入的材料充分融合；