[发明专利]一种核壳结构双金属复合焊粉及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有核壳结构的双金属复合焊粉的制备方法，所述制备方法包括将两种金属原料粉末置于整形机中，抽真空、搅拌混合，然后调整至一定温度后进行包覆整形，控制整形机工作强度和时间使锡或锡合金粉末与铜或铜合金粉末间相互粘连和压入形成核壳结构的双金属复合焊粉；所制得的双金属复合焊粉的壳层为锡或锡合金，核心为铜或铜合金，且所述铜或铜合金为球形或近球形，所述复合焊粉的粒径小于300目；壳层的锡或锡合金层占复合焊粉的比例为10‑50wt％。能够在较低温度条件下熔化，促进铜及铜合金的焊合或烧结，从而降低整体钎焊温度，达到节能降耗和降低对被焊母材热冲击的作用。

技术领域

本发明属于钎焊材料技术领域；特别是涉及一种具有核壳结构的双金属复合焊粉及其制备方法。

背景技术

核壳型金属粉末作为一种新型的复合材料，因其外壳和核心材料在理化性能和原料成本上的差异，使其在粉末冶金、电子电气等领域具有广阔的应用前景。目前常用的制备方法主要以热分解-还原法、化学镀、胶体粒子模板法、多元醇还原法、共沉积法、置换法、电化学法等化学法为主，该类方法最重要的特征是所制备的粉末处于“湿”态，因而需要分离、洗涤、真空干燥或还原干燥等多道次工序，且由于制粉过程需要大量的溶液和化工药剂，容易产生环境污染。另一类是物理法，如申请号201510064436.1(发明名称为《核壳结构微米和纳米复合金属球形粉末的制造方法》)，公布的复合型金属粉末制备方法，是利用高温热处理使其中一种熔点较低的金属熔融进而包覆于未熔粉末之上的方法；申请号200810070976.0(发明名称为《铜基合金/不锈钢自组装复合粉体及其制备方法》)公布了一种非混溶体系合金在凝固过程中自身偏析法制备复合粉末技术；此外，机械合金化法制备复合粉具有处理时间短、反应过程易于控制、可连续批量等优点，被广泛应用于粉末冶金技术领域。所谓机械合金化法，即将不同金属粉末或弥散强化粉末装入高能球磨机，磨球对混合粉末产生强有力的撞击，使不同的原料粉末达到原子级紧密结合。如，邓景泉等利用高能球磨法制备了Cu-Zr复合粉、X.Zhu等利用机械合金化法制备了Al-Li复合粉、申请号201210556041.X(发明名称为《一种锡包铜复合粉末的制备方法》)也公布了一种球磨法制备含油轴承用双金属复合粉的方法，但上述机械合金化法在球磨制粉过程中易产生磨球对原料自身的污染，严重影响粉末的最终使用性能，特别是在钎焊材料技术领域应严格避免。

铜及铜合金是汽车、电气电子和暖通空调等行业常用的一种钎焊材料，然而Cu易于氧化，严重影响钎焊特性，特别是以钎焊粉末形态使用过程中必须进行表面钝化处理；另一方面，为降低钎焊过程对被焊母材热冲击的影响、顺应节能降耗理念，特别需要一种能够在较低温度下(过热度很小，或低于钎料熔点)实现钎焊，而其焊后又能够保持较高的耐温能力的焊料。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明设计一种核壳结构双金属复合焊粉，表层为锡或锡基合金，核心为铜或铜基合金，并提供了一种无化学过程污染、无磨球污染的物理法制备技术。众所周知，锡及锡合金的耐氧化性优于铜及铜合金，作为双金属复合焊粉的外壳时具有保护核心的作用，防止铜及铜基合金直接与外界接触而氧化；更为重要的是锡及锡基合金的熔化温度显著低于铜及铜基合金，能够在较低温度条件下熔化，促进铜及铜合金的焊合和烧结，从而降低整体钎焊温度，达到节能降耗和降低对被焊母材热冲击的作用。

为实现上述目的之一，本发明采用的技术方案如下：

一种具有核壳结构的双金属复合焊粉，所述双金属焊粉的壳层为锡或锡合金，核心为铜或铜合金，且所述铜或铜合金为球形或近球形，所述复合焊粉的粒径小于300目；壳层的锡或锡基合金层占复合焊粉的比例10-50wt％。

进一步，上述的核壳结构的双金属复合焊粉，其中所述壳层锡或锡合金为Sn、Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu、Sn-In或Sn-Bi合金中的一种。

进一步，上述的核壳结构的双金属复合焊粉，其中所述核心铜或铜合金为Cu、Cu-Sn、Cu-P、Cu-Ti或Cu-Zn合金中的一种。