[发明专利]一种含有石墨烯的高强度银基钎料及其熔炼方法

说明书

本发明公开了一种含有石墨烯的高强度银基钎料，是由银或银合金65.0~99.5份，镀金属石墨烯6.5~26.5份，铷0.5~9.6份，微量元素0.1~0.3份熔炼而成：按比例准确称量各原料；采用真空冶炼炉将镀金属石墨烯与55~70%的银或银合金熔炼为银/石墨烯合金A1，其次将铷与24~29%的银或银合金在真空冶炼炉中熔炼为A2合金，然后将微量元素与剩余的银或银合金在真空冶炼炉中熔炼为A3合金；将A1合金熔化后依次加入A2合金、A3合金，得到熔融态的银基合金按常规方法加工后得到丝状或带状银基钎料。本发明研制开发的含石墨烯的银基钎料，不含Cd、Pb、Cr等有毒有害元素，绿色环保，熔化温度适中、润湿性好，强度高。

技术领域

本发明涉及钎焊材料，尤其是涉及一种含有石墨烯的高强度银基钎料，本发明还涉及该高强度银基钎料的熔炼方法。

背景技术

银基钎料作为目前应用最广泛的一类硬钎料，熔化温度适中、润湿性好、填缝能力优异，具有较好的连接强度、韧性和导电性，是航空航天、家用电器、电子等行业必不可少、至关重要的焊接材料。目前制备银基钎料的方法主要有熔炼合金化法、粉末电磁压制法、原位合成法、快速凝固法等。但是采用上述方法制备出的银基钎料的连接强度较低，由于银基钎料本身的力学性能尤其是强度较低，导致钎焊接头的抗拉或剪切强度较低。在对受高外力（700 MPa以上）、大静力结构件材料进行钎焊时，现有的银基钎料已无法满足相关技术和工程领域的性能要求。

“新材料之王”石墨烯作为目前强度最高的一种新型二维材料，其硬度大于钻石，比世界上最好的优质钢铁的强度还要高100多倍，如果能将石墨烯用于银基钎料领域，则有望克服现有银基合金钎料连接强度低的不足，开发出新型高强度的银基钎料。

发明专利《一种银钎焊膏及其制备方法》（ZL 201610125808.1）公开了一种采用石墨烯粉+载体+钎剂+银焊粉进行研磨制备银焊膏的方法，虽然石墨烯粉在具有一定粘度的载体中可均匀分散，但钎剂和银焊粉由于理化性能相差较大，即使通过研磨钎剂和焊粉在载体中也无法均匀分散，这将导致银焊膏的连接性能较差，无法保证焊接件的可靠性连接。同时，该专利所用银焊粉为AgCuP、AgCuZn、AgCuZnCd，焊粉中含有P、Zn蒸发性元素，在真空系统和真空构件连接中，该专利提出的银焊膏将无法可靠连接，同时Cd是有毒元素，故该专利具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种熔化温度适中，润湿性好的含有石墨烯的高强度银基钎料，可满足真空系统和真空构件的钎焊连接；本发明还提供该高强度银基钎料的熔炼方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的含有石墨烯的高强度银基钎料，是由原料银或银合金、镀金属石墨烯、铷和微量元素按下述重量百分比熔炼而成：

银或银合金65.0~99.5份，镀金属石墨烯6.5~26.5份，铷0.5~9.6份，微量元素0.1~0.3份。

所述银合金为银铜、银铟二元合金，或银铜钯、银铜铟、银铜锡、银铜锌、银铜钒、银铜镍、银铜锰、银铜镓等三元合金

所述镀金属石墨烯为镀银石墨烯或镀铜石墨烯。

所述微量元素由钇、镁、锗、镨、稀土元素（铈、镧）、镓、铟、钴、金、硅中的任意两种或三种组成。

本发明含有石墨烯的高强度银基钎料的熔炼方法为：

按比例准确称量各原料；首先采用真空冶炼炉将镀金属石墨烯与55~70%的银或银合金熔炼为银/石墨烯合金A1，其次将铷与24~29%的银或银合金在真空冶炼炉中熔炼为A2合金，然后将微量元素与剩余的银或银合金在真空冶炼炉中熔炼为A3合金；

将A1合金熔化后依次加入A2合金、A3合金，得到熔融态的银基合金，将熔融态的银基合金按常规方法加工后得到丝状或带状银基钎料。