[发明专利]一种可有效减小母材溶解量的锡基无铅钎料合金

说明书

本发明属于钎焊材料领域，公开了一种可有效减小母材溶解量的锡基无铅钎料合金。所述锡基无铅钎料合金中各组分按质量百分比计，铝含量为0.8％～1.0％，锌含量为3％～4％，铋含量为1.5％～2％，钛含量为0.05％～0.1％，剩余为锡。本发明在金属锡中添加适量的合金元素Al、Zn、Bi和Ti形成的钎料合金，钎焊时有效减少母材的溶解量，钎焊界面结合强度较高，钎料具有良好润湿铺展性和抗氧化性。

技术领域

本发明属于钎焊材料领域，具体涉及一种可有效减小母材溶解量的锡基无铅钎料合金。

背景技术

铝及铝合金具有比强度高，耐腐蚀性能好，导电导热性良好，机械加工性能好，价格相对低廉等优点，广泛应用于汽车、电子、航空航天等领域。钎焊是铝合金连接方式中重要的一种，钎焊加热温度低，焊接热变形小，焊件的尺寸精度高。随着欧盟RoHS和WEEE指令的实施，钎料无铅化已是全球化的趋势。在一些电子产品中(如铜包铝线的小型变压器)钎焊时应该有效控制母材的溶解量，研究一款针对铝及铝合金钎焊时有效减少母材溶解且界面结合强度较高的无铅锡基钎料是十分必要的。

经对技术文献检索发现，钎焊Cu作为母材时，钎料中Cu含量越高，钎焊温度相同时母材的溶解速率越低。因为母材的溶解主要是通过扩散进行的，受浓度梯度影响。同理，钎料中添加合金元素Al可有效减少铝合金钎焊时母材的溶解。但是目前的的研究主要是添加微量的Al合金元素从而提高钎料的抗氧化性，如美国专利申请号：NO.6361626，在Sn-Zn钎料中Al的添加量为0.002-0.008％，主要是用于提高钎料的抗氧化性，而针对添加高Al含量对铝合金溶解速率的影响尚未有研究及专利文献提及。

现有技术中，针对铝及铝合金的软钎焊钎料主要有Sn-Zn和Zn-Al系钎料，Zn与Al固溶度大，在钎焊界面形成固溶层，强化钎焊界面的结合力，但是Zn含量过高会增大钎焊时母材的溶解速度，低Zn(≤4％)高Al(＞0.6％)含Bi和Ti合金元素的钎料钎焊铝合金的研究未见有报告。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种可有效减小母材溶解量的锡基无铅钎料合金。该钎料钎焊铝及铝合金时能够有效减小母材的溶解，钎焊接头的界面结合良好，钎焊接头强度较高，钎料在铝及铝合金上的润湿铺展性良好，具有良好的钎焊工艺性能，且钎料的成本低。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种可有效减小母材溶解量的锡基无铅钎料合金，由Sn、Al、Zn、Bi、Ti组成。

优选地，所述锡基无铅钎料合金中各组分按质量百分比计，铝含量为0.8％～1.0％，锌含量为3％～4％，铋含量为1.5％～2％，钛含量为0.05％～0.1％，剩余为锡。

优选地，所述锡基无铅钎料合金中各组分按质量百分比计，铝含量为1％，锌含量为4％，铋含量为2％，钛含量为0.05％，剩余为锡。

优选地，所述锡基无铅钎料合金中各组分按质量百分比计，铝含量为0.8％，锌含量为3％，铋含量为1.5％，钛含量为0.05％，剩余为锡。

优选地，所述锡基无铅钎料合金中各组分按质量百分比计，铝含量为0.8％，锌含量为4％，铋含量为1.5％，钛含量为0.1％，剩余为锡。

本发明的原理为：

Al：Sn-Al二元合金的共晶点为Sn-0.6Al，添加Al合金元素，可降低钎焊时母材的溶解量，依据Dybkov的固态材料在液态中溶解动力学分析可知，相同温度下钎料中的母材合金元素越高，溶解速率越小。但是过高的Al含量会降低钎料的润湿铺展性，富Al相粗化，本发明优选铝含量为0.8％～1.0％。