本发明专利技术属于非晶钎料和铜及铜合金钎焊技术领域，涉及一种Ｃｕ－Ｐ基非晶钎料及其制备方法。本发明专利技术按质量百分比其组分及含量为：Ｐ为７．０－８．０％，Ｎｉ为１４．０％，Ｓｎ为５．０％，Ｚｒ为０．０２－０．０６％，Ｓｉ为０．２％；其余为Ｃｕ。本发明专利技术的制备采用快速凝固技术，所制得的钎料表面光洁，两侧平整，具有好的韧性。该钎料的熔化温度范围为５９０～６３５℃，钎焊温度６５０～６８５℃。该钎料适用于铜及铜合金的钎焊，适用的钎焊工艺方法有火焰钎焊、炉中钎焊、气保护钎焊及盐浴钎焊等。采用该钎料火焰钎焊紫铜，钎料润湿性明显好于常规熔炼技术制备的同成分钎料，钎焊接头剪切强度大于９２ＭＰａ。所以，应用前景好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，具体涉及一种钎焊铜及铜合 金的含锆Cu-P-Sn-Ni-Si非晶钎料及其制备方法，属于非晶钎料和铜及铜合金钎焊
技术介绍
银基钎料的熔点适中，工艺性好，并具有良好的强度、韧性、导电性、导热性 和抗腐蚀性，在现代工业各领域，如电子、家电、航天航空、能源、汽车制造等获 得广泛应用。随着科技的发展和社会的进步，对银基钎料的需求量也日益增长，我 国每年仅用于制作银基钎料方面银的消耗量达千吨以上。但银是贵金属.属于国控 物资，我国每年均需进口大量白银。另外，大多数银基钎料都含有毒元素镉。为了 降低成本，避免污染环境，开发节银、代银钎料一直是国内外钎焊领域的研究前沿 和热点，具有较大的经济效益和社会效益。Cu-P基钎料以其低的熔点，良好的钎焊工艺性能，特有的自钎作用(对紫铜钎 焊)以及低廉的价格等优点，是一种最有希望的代Ag钎料。但Cu—P基钎料由于含有 脆性化合物CU3P，导致合金在室温下呈脆性，接头强度和韧性比银基钎料差很多， 钎料加工困难，用传统方法很难制成箔带，这就导致了Cu-P基钎料应用的局限性。 采用快速凝固技术制备Cu-P基非晶钎料，可以解决钎料制备成型，并提高钎料的性 能。从非晶形成能力考虑，二元Cu—P系形成非晶的能力很差，加入Ni后的三元系， 非晶形成能力大大增强，而再加入Sn的四元系，非晶形成能力又得到进一步增强。 从Cu-P基钎料的钎焊性考虑，磷能明显降低钎料熔点，改善流动性，对紫铜具有自 钎能力。但随含磷量的增加，钎料的塑性韧性则降低，在常温下加工性变差；钎料 中加入镍，则提高熔点，但能改善对Fe、 Co、 Ni基合金的润湿性，提高接头强度和 耐蚀性。钎料中加入锡，可降低熔点，改善润湿性。但使接头的强度降低。为了获得Cu-P基非晶钎料并改善其钎焊性，必须对Cu-P基合金成分进行优化设 计，兼顾合金的非晶形成能力和钎焊性，在上述基础上，再添加一定的微量元素， 进一步提高Cu-P基非晶钎料的性能，从而使Cu-P基非晶钎料真正进入实用化阶段，并获得广泛应用，这是Cu-P基非晶钎料制备和铜及铜合金钎焊
急待解决的 技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决Cu-P基钎料的室温脆性和可成型性问题。提 供一种熔点低，容易加工，钎焊性能优良的非晶钎料，以扩大此类代银钎料 的应用。它通过添加微量合金元素并优化Cu-P基合金成分，采用快速凝固技术制取 非晶态钎料，用于钎焊铜及铜合金，保证良好的钎焊工艺性和接头力学性能。为了实现上述目的，本专利技术的一种CU — P基非晶钎料，其特征在于该钎料的组分及含量(按质量百分比)为P为7.0-8.0%， Ni为14.0M， Sn为5.0M， Zr为 0.02-0.06%, Si为0.2呢;其余为Cu，各组分质量之和为100%。其中，上述的铜、锡和镍的纯度均为99.9%以上，锆的纯度为99.99%，均为工业级；上述的硅、磷为铜硅、铜磷中间合金，其中，铜硅中间合金中硅的质量分数为 12-18°/。，铜磷中间合金中磷的质量分数为10_15°/。，均为工业级。 制备一种Cu—P非晶钎料的方法，包括下述步骤1、 配方将锆、铜、锡、镍和铜硅、铜磷中间合金原材料粉碎，配比；2、 装料将上述配料置于电弧炉中，电弧炉的5个铜坩埚，其中一个坩埚中 放入一块纯Ti试样，其余四个坩埚可同时放入四种同配方或不同配方的配料；3、 抽真空先将炉内抽真空至10—2Pa,充氩气洗炉3-4次后，再抽真空至10—2Pa， 充氩气至-O. 06MPa;4、 去氧将放入坩埚中的一块纯Ti试样熔炼3-4次，以去除气氛中残留的氧；5、 熔炼为了使铸态合金均匀，将铜坩埚内的配料在电磁搅拌作用下反复熔 炼3-4次，并使用反倒拔棍翻转配料，即获得熔炼后的试样；6、 称重对试样进行称重，若发现试样的失重在0.1%以内，则可认为合金实 际成分与名义成分基本一致，即为制备的非晶钎料的母合金；7、 将母合金粉碎，装入石英玻璃管内；8、 开启炉门，将石英玻璃管夹装在甩带机的感应加热圈中，并将石英玻璃管喷 嘴至铜辊表面间距调整为0.8-lmm，以保证喷射在铜辊上的液体是平板流，而形成稳 定流状态；9、 关闭炉门，先采用机械泵抽真空至5.6X10—'Pa ，然后用分子泵抽高真空 至7. 5X10—4Pa;10、 打开充气阀，向炉内充入市购的99.99%高纯Ar气至-0.05MPa;11、 、开启电机，设定铜辊转速为38-41m/s;开启高频电源，将石英玻璃管内 的母合金高频感应加热至完全均匀熔融，其熔喷温度为1173-1273K;12、将前述氩气压力调至50kPa ，打开石英玻璃管的充气阀，氩气充入石英 玻璃管内，将过热熔体从喷嘴吹出，连续喷射到高速旋转的冷却铜辊表面，液态金 属由于受到急冷而成箔带状，从而得到非晶钎料。上述步骤2中所述的电弧炉为WS-2型高真空Ar气氛保护非自耗电弧炉；上述步骤7中所述的甩带机为HVDS-II高真空单辊甩带机；上所述的所述的步骤7、步骤8、步骤ll、步骤12中所述的石英玻璃管的端部开有一长方形小孔，也称喷嘴，其长度为6-8mm;宽度为0.5-lmm。本专利技术的一种Cu—P基非晶钎料及制备方法，其有益效果主要体现在1、 采用快速凝固技术制备Cu—P基箔带钎料，其非晶态箔带厚度为0.08土0. 002 mm，表面光洁，两侧平整，具有较好的韧性。解决了常规热加工手段无法将Cu—P 基钎料加工成箔带的难题；2、 采用急冷工艺制备的非晶态钎料和同成分的常规钎料相比钎料熔化温度 更低，其熔化温度范围为590-635°C，钎焊温度650-685°C。该钎料适用于铜及铜合 金的钎焊，适用的钎焊工艺方法有火焰钎焊、炉中钎焊、气保护钎焊及盐浴钎焊等。 熔化区间更窄，在紫铜上的润湿性和接头剪切强度均高于常规钎料，如表l所示；3、 钎料中加入的微量Zr，可以起到孕育剂的作用。它能够细化晶粒，改变组 织，提高锡在铜中溶解度，从而改善铸态钎料及钎缝的组织，进一步提高钎焊接头 性能。表1Cu-7. 6P-7Sn-14Ni-0. 2Si-0. 04Zr非晶和常规钎料性能对比<table>table see original document page 6</column></row><table>具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术的一种Cu —P基非晶钎料及制备方法作进一 步的说明。实施例h一、 组分配方钎料的组分和含量按质量百分比为P: 7. 6%， Ni: 14. 0%， Sn: 5. 0%， Zr: 0. 04%, Si: 0.2%,其余为Cu，各组分质量百分比之和为100%。二、 制备方法-1、 配方将锆、铜、锡、镍和铜硅、铜磷中间合金原材料粉碎，配比；2、 装料将上述配料置于电弧炉中，电弧炉的5个铜坩埚，其中一个柑埚中 放入一块纯Ti试样，其余四个坩埚可同时放入四种同配方或不同配方的配料；3、 抽真空先将炉内抽真空至10—2Pa，充氩气洗炉3-4次后，再抽真空至10—2Pa, 充氩气至-O. 06MPa;4、 去氧将放入坩埚中的一块纯Ti试样熔炼3-4次，以去除气氛中残留的氧；5、 熔炼为了使铸态合金均匀，将铜坩埚内的配料在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ｃｕ－Ｐ基非晶钎料，其特征在于：该钎料的组分及含量（按质量百分比）为：Ｐ为７．０－８．０％，Ｎｉ为１４．０％，Ｓｎ为５．０％，Ｚｒ为０．０２－０．０６％，Ｓｉ为０．２％；其余为Ｃｕ，各组分质量百分比之和为１００％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邹家生，王超，赵其章，吕思聪，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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