铜磷基钎料及其应用制造技术

本发明专利技术属于钎焊领域，具体涉及一种铜磷基钎料。本发明专利技术铜磷基钎料，它包括下述重量百分比的原料：2～10％的P、0～8％的Ag、0～8％的Sn，73～98％的Cu。本发明专利技术能够提高铜磷钎料的润湿能力,降低其熔点，钎料的固液相范围较窄，且钎焊接头的性能优良。

【技术实现步骤摘要】
铜磷基钎料及其应用
本专利技术属于钎焊领域，具体涉及一种铜磷基钎及其应用。
技术介绍
钎料的基本定义是为实现两种材料或者零件的结合，在被连接件的间隙内或间隙旁边所添加的必要填充物，钎料的熔点一定要低于母材的熔点。铜磷钎料的流动性相对较好，价格相对低廉，性能优良，因此具有很高的性价比，铜磷钎料不仅可用于黑色金属的钎焊，也可以用于钎焊铜及黄铜。通常情况下，为了降低钎料的熔点、提高钎料的流动性，铜磷钎料的磷含量需要保持在5％以上，但是磷含量过高时，钎料基体中就会有大量脆性化合物，导致钎料合金在室温环境下由很大的脆性，导致钎料的加工困难。另外，铜磷钎料不耐硫化腐蚀，对黑色金属的润湿性很差，易于铁和镍等元素作用生成脆性相，因此在一定程度上就限制了其应用范围。开发钎焊性能更为优良的铜磷钎料，对于铜磷钎料的发展和应用有着至关重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决传统铜磷钎料熔点较高、对黑色金属润湿性较差和钎焊接头强度低的问题，为解决上述问题，本专利技术提供一种熔点低、润湿性好、钎焊接头性能较好的新型铜磷钎料。本专利技术的目的是以下述方式实现的：一种铜磷基钎料，它包括下述重量百分比的原料：2～10％的P、0～8％的Ag、0～8％的Sn，73～98％的Cu。任选地，所述钎料中Ag的重量百分比为2～8％，如为2～5％。任选地，所述钎料中Sn的重量百分比为7～9％，如为7～8％，优选为7％。任选地，所述钎料中P的重量百分比为3～7％，如为3～4％或6～7％。任选地，所述钎料中Cu重量百分比为89～91％，或者为P、Ag和Sn的重量百分比余量，即所述钎料由Cu、P、Ag或Sn组成100％(若Ag或Sn存在的话)。作为示例：一种铜磷基钎料，它包括下述重量百分比的原料：7％的P、2％的Ag和91％的Cu。一种铜磷基钎料，它包括下述重量百分比的原料：6％的P、5％的Ag和89％的Cu。一种铜磷基钎料，它包括下述重量百分比的原料：3％的P、7％的Sn和90％的Cu。上述铜磷基钎料应用于紫铜或黄铜的钎焊。相对于现有技术，本专利技术Ag元素的加入能够提高铜磷钎料的润湿能力，增加其强度和韧性，同时降低其熔点，Sn元素的加入使铜磷钎料熔点降低更为明显，钎料的固液相范围较窄，钎焊接头的性能优良。附图说明图1是实施例1中Cu91P7Ag2钎料在紫铜板和黄铜板上铺展面积对比图；图2是实施例1中Cu91P7Ag2钎料钎焊紫铜接头金相组织图；图3是实施例2中Cu89P6Ag5钎料在紫铜板和黄铜板上铺展面积对比图；图4是实施例2中Cu89P6Ag5钎料钎焊紫铜接头金相组织图；图5是实施例3中Cu90P3Sn7钎料在紫铜板和黄铜板上铺展面积对比图；图6是实施例3中Cu90P3Sn7钎料钎焊紫铜接头金相组织图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不局限于此。实施例1：一种铜磷基钎料，它是由下述重量百分比的原料制成：7％的P、2％的Ag和91％的Cu。钎料的合金表达式为Cu91P7Ag2。1.Cu91P7Ag2钎料的熔点测试钎料的熔点测试使用的仪器为德国耐驰TG-DTA/DSC同步热分析仪，具体的操作步骤如下所示：(1)打开恒温水浴，提前2-3小时开启并保持水温高于室温2-3℃为最佳；(2)按照实验器材使用指导，先将仪器的主机打开，再打开电脑上的测量软件。最后打开氢气气瓶，将保护气体的流量设置为20ml/min，吹扫30min；(3)当仪器的天平显示温度达到室温并保持稳定时，开始试验；(4)由于钎料熔点温度不高于1000℃，所以升温速率保持在5K/min到30K/min，本试验选取20K/min(K为华氏温度，华氏温度＝摄氏温度+273.15K)；(5)在测量软件判断中将真空控制器打开；(6)结束实验，按照操作规章关机：①关闭氢气钢瓶(等减压阀总表压力显示为零)，②将输出调节的旋钮拧到零位，③关闭软件、电脑、仪器，水浴及稳压电源。传统铜磷钎料的熔点约为710℃。通过测试得Cu91P7Ag2钎料的固相线温度为648℃，液相线温度为810℃。Cu91P7Ag2钎料的熔点为648℃，钎料的熔点相对于传统的铜磷钎料有所降低。2.Cu91P7Ag2钎料的润湿性测试在一定加热温度和保温时间下，对金属板上熔化的钎料铺展面积进行测量，以此作为依据分析钎料的润湿性能，铺展面积较大的钎料的润湿性能较好。试验器材及工具：箱式电阻炉，耐高温手套，坩埚钳，石墨板，工具钳，冷却容器等。主要操作步骤如下：(1)检查设备，确认仪器状态是否良好，内部设施是否完整，炉内是否保持整洁，确认后接通电源；(2)接通电源以后，根据熔点测试所确定的钎料的熔点，使炉温升到预定温度。本试验中，由于箱式电阻炉的温度控制传热情况，所以每种钎料的加热温度统一在熔化温度以上增加50℃；(3)将事先准备好的石墨板进行预热；(4)将钎料样品放在准备好的紫铜板上，取适量钎剂完全覆盖钎料样品表面；(5)打开炉门，迅速将试件水平加持，平稳放在石墨板上，应使试样保持在一个受热均匀的试验环境中；(6)关闭炉门，待温度升到指定的温度时，并保温一分钟；(7)保温结束后，打开炉门，取出试样，将试样放入事先准备好的冷却容器中，进行水冷；(8)在水龙头下，冲洗清理试样表面残留的钎剂和杂物，得到实验样品。取5个在紫铜板上铺展效果较好的试样用于润湿性的测试；(9)结束实验，关闭实验仪器，整理实验物品，打扫卫生。黄铜板上的润湿试验操作步骤和紫铜板操作步骤一致。Cu91P7Ag2钎料的润湿性测试结果如图1所示。由图可见，钎料在紫铜板上的铺展面积约为305mm2。3.Cu91P7Ag2钎料钎焊紫铜的钎焊试验步骤及接头的力学性能测试(1)紫铜板的备料，用线切割机将紫铜板切割成规格为60mm×15mm×4mm的试样。(2)用粗砂纸将两端打磨，磨掉切割时产生的毛边和之前形成的氧化层，并在无水乙醇中清洗去除油污，清洗完成后自然风干或者使用吹风机吹干；(3)两块紫铜板利用对接方式放置，留有自然的空隙；(4)将段状的钎料和粉末状的钎剂堆放在要连接的两块紫铜板对接的空隙上；(5)将装配完成后的钎焊接头试样在箱式电阻炉中进行空气气氛钎焊，钎焊前必须要进行预热，通常采用H01-6和H01-12两把焊炬预热接头。预热时观察钎焊接头的颜色，当钎焊接头变为暗红色时，就达到了预热的效果。最终钎焊温度选择690℃，保温时间为2min；(6)钎焊完成后，当钎焊试样温度降至低于200℃时，用温水清洗钎焊接头，再用毛刷把焊缝表面的熔渣和钎剂清洗干净，以防止腐蚀。(7)选取5个钎焊完成的紫铜接头样品，用万能力学试验机对样品进行拉伸试验，记录试验数据。Cu91P7Ag2钎料在钎焊温度为690℃，保温时间为2min时紫铜钎焊接头的拉伸强度如表1所示。由表1知Cu91P7Ag2钎料钎焊紫铜接头强度约为230MPa。表1Cu91P7Ag2钎料钎焊紫铜的铜接头拉伸强度样品1345抗拉强度/MPa1982642332284.纤焊焊缝组织观察图2为Cu91P7Ag2钎料钎焊紫铜试样接头的金相组织图片。由图可见，其金相组织致密均匀，钎焊连接情况较好。实施例2：一种铜磷基钎料，它是由下述重量百分比的原料制成：6％的P、5％的Ag和89％的Cu。钎料的合金表达式为Cu8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜磷基钎料，其特征在于，它包括下述重量百分比的原料：2～10％的P、0～8％的Ag、0～9％的Sn，73～98％的Cu。

【技术特征摘要】
1.一种铜磷基钎料，其特征在于，它包括下述重量百分比的原料：2～10％的P、0～8％的Ag、0～9％的Sn，73～98％的Cu。2.如权利要求1所述的铜磷基钎料，其特征在于，所述钎料中Ag的重量百分比为2～8％。3.如权利要求2所述的铜磷基钎料，其特征在于，所述钎料中Ag的重量百分比为2～5％。4.如权利要求1所述的铜磷基钎料，其特征在于，所述钎料中Sn的重量百分比为7～9％，如为7～8％。5.如任一在先权利要求所述的铜磷基钎料，其特征在于，所述钎料中P的重量百分比为3～7％，如为3～4％或6～7％。6.如任一在先权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：史光远，张济州，黄小婷，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：河南,41