[发明专利]一种基于冷喷涂工艺的AgCuTiX合金箔带钎料及其制备方法

说明书

本发明属于金属材料制造技术领域，尤其涉及一种基于冷喷涂工艺的AgCuTiX合金箔带钎料的制备方法，包括如下步骤：按照AgCuTiX合金钎料的成份配比制成AgCu合金粉末；按照AgCuTiX合金钎料的成份配比将AgCu合金粉末与Ti粉混合均匀；将混合粉末输入冷喷涂系统的送粉系统，采用非活性气体进行超音速冷喷涂，混合粉末颗粒以超音速撞向同材质的AgCuTiX基体并沉积至一定厚度，形成AgCuTiX合金胚板；将AgCuTiX合金胚料进行退火处理后，再进行多道次的冷轧成型处理，最终获得AgCuTiX合金箔带钎料。本发明在冷喷涂胚板成型过程中，以预先合金化的银铜合金粉作为基础，再按照最终合金的配比掺入纯钛粉/X粉。冷喷涂工艺过程接近于粉体颗粒发生塑性变形+冷焊合+机械合金化，Ti元素在加工流程中始终处于稳定状态，确保其在钎焊时仍具有高活性。

技术领域

本发明属于金属材料制造技术领域，尤其涉及一种基于冷喷涂工艺的AgCuTiX合金箔带钎料及其制备方法。

背景技术

AgCuTi钎料作为一种活性钎料，具有优良的导电性和耐蚀性、适宜的固/液相线温度、优良的润湿性及较高的钎焊接头强度。AgCuTi钎料主要应用于陶瓷与陶瓷、金属与陶瓷之间的钎焊；且无需在陶瓷表面进行复杂的金属化预处理，即可实现陶瓷与陶瓷、陶瓷与金属组件的成功钎焊。含Ti的活性钎料一直是陶瓷连接的研究重点及热门方向，但AgCuTi活性钎料的加工成形性能较差，制成箔带的难度大，成为困扰AgCuTi活性钎料箔带加工的技术瓶颈。

目前市场上的AgCuTi活性钎料箔带，有两种主流制造工艺流程：

第一种方法是采用电弧熔炼或真空感应熔炼AgCuTi合金、浇铸出锭子，再通过后续的热轧、冷轧工艺塑性加工成箔带状钎料。该工艺存在以下工艺难点：1）几种金属的密度相差较大，熔炼铸锭时难以解决铸锭内部组织不均匀、合金成分偏析的问题； 2）Ti元素活性极高，从熔炼、铸锭到后面的压塑性加工过程中，Ti易与O、N等气体元素结合，致使AgCuTi钎料性能恶化，钎料活性降低。3）真空熔炼时，Ti元素易与坩埚材料发生反应，这样既影响合金锭质量，又造成该活性钎料规模化生产的难度。4）高温熔炼时，Ti元素会与Ag、Cu等合金组元形成Ag-Ti、Cu-Ti等脆性中间相，使AgCuTi合金的加工性能、力学性能进一步下降，难以轧制成高质量箔带。

第二种方法是采用粉末冶金工艺，将Ag粉、Cu粉、Ti粉通过球磨、热等静压、真空烧结、多道次的压延-退火等工艺加工成箔带，该方案虽然可以改善产品的成分偏析问题，但工艺路径较长，过程控制对产品最终性能影响很大，产品稳定性较差。

因此，以上两种传统方法在制备AgCuTi箔带钎料方面均存在局限性。为此，迫切需要新的工艺技术，从根本上解决上述工艺问题。

本发明旨在针对上述现有AgCuTi钎料成形技术的不足，提供一种新的工艺技术，其首次创新性地将高压气动冷喷涂技术应用到AgCuTiX钎料的制造流程中。具体而言，在冷喷涂成型过程中，以预先合金化的银铜合金粉作为基础，再按照最终合金的配比掺入纯钛粉和X粉，再通过冷喷涂工艺，使混匀后的粉末以超音速撞向同材质的AgCuTiX基体，该过程接近于粉体颗粒发生塑性变形+冷焊合，在冷喷涂过程中完成机械合金化。随后对冷喷涂获得的胚板进行压塑性加工，可进一步促进AgCuTiX各合金元素的均质化融合。本发明工艺可生产出成分均匀、氧含量低、平均晶粒尺寸在10微米以下、力学性能优异、致密度99.8%、满足真空焊接技术要求的优质AgCuTiX箔带钎料。同时，由于冷喷涂过程温度较低，Ti元素在整个工艺流程中始终处于稳定状态，确保其在钎焊时仍具有高活性。该工艺直接避开了传统工艺中合金组元的成分偏析、活性元素Ti的高温氧化、氮化、与坩埚材料的反应，以及熔炼中Ag-Ti、Cu-Ti等脆性中间相生成造成的材料脆性等一系列工艺难题，具有重要的应用价值。