一种铜磷锌锡焊片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及钎焊材料技术领域，具体而言，涉及一种铜磷锌锡焊片及其制备方法和应用。所述铜磷锌锡焊片包括铜芯层、分别设置在所述铜芯层两侧的CuP合金层，以及分别设置在两层所述CuP合金层远离所述铜芯层的另一侧的至少两层SnZn合金层。本发明专利技术通过在最外层设置Sn91Zn层，可阻隔内层中P元素的扩散，抑制界面脆性相的形成，从而提高接头的强度和韧性。从而提高接头的强度和韧性。从而提高接头的强度和韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种铜磷锌锡焊片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及钎焊材料
，具体而言，涉及一种铜磷锌锡焊片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，钎焊钢主要采用银基钎料，其银含量一般在25％以上(如专利文献CN111344105A中公开的银钎料)，由于钎料回收难度大，高银钎料存在消耗银资源且成本较高的缺点。为降低成本，有必要开发低银钎料替代高银钎料。
[0003]铜磷钎料是一种应用广泛的铜基钎料，其具有不亚于常用银钎料的强度和耐热性。但是，在钎焊过程中，铜磷钎料中的P元素会与钢母材中Fe元素反应，在界面处形成一层脆性化合物，从而导致钎焊接头脆性较大，限制了铜磷钎料的推广应用。
[0004]现有技术报道了一种表面镀覆低熔银合金层或纯锡层的新型铜磷钎料，采用该钎料钎焊钢接头时，界面化合物层厚度仍较厚，接头韧性提升不足。这是因为，所镀覆银合金的熔点仍较高，不能快速润湿、阻隔P与钢的界面反应。镀覆纯锡虽然熔点较低，但锡液黏度大，流动性弱，仍无法有效阻隔P与钢的界面反应。
[0005]另外，由于铜磷钎料的脆性，现有制备方法很难获得较薄的铜磷焊片。而较薄的铜磷焊片又是电力、电机制造业中用量较大的钎料。
[0006]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的第一目的在于提供一种铜磷锌锡焊片，通过在最外层设置Sn91Zn层，可阻隔内层中P元素的扩散，抑制界面脆性相的形成，从而提高接头的强度和韧性。
[0008]本专利技术的第二目的在于提供一种铜磷锌锡焊片的制备方法，利用CuP合金化的余热，使低熔合金粉SnZn合金化在CuP的表面，既节省了能源，又提高了效率。
[0009]本专利技术的第三目的在于提供所述的铜磷锌锡焊片的应用。
[0010]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0011]本专利技术提供了一种铜磷锌锡焊片，所述铜磷锌锡焊片包括铜芯层、分别设置在所述铜芯层两侧的CuP合金层，以及分别设置在两层所述CuP合金层远离所述铜芯层的另一侧的至少两层SnZn合金层。即，每个CuP合金层远离所述铜芯层的另一侧都至少设置有一层SnZn合金层。
[0012]所述铜磷锌锡焊片包括至少5层。所述铜芯层的材料为单质铜，在本专利技术一些具体的实施例中，所述铜芯层的材料为紫铜。所述CuP合金层的材料为CuP合金。所述SnZn合金层的材料为SnZn合金。
[0013]在本专利技术一些具体的实施例中，如图1所示，所述铜磷锌锡焊片包括5层。所述铜芯层作为中间层，设置在两层所述CuP合金层中间。即，两层所述CuP合金层分别设置在所述铜芯层的两个外表面(上表面和下表面)。同时，所述SnZn合金层分别设置在两个所述CuP合金
层另一侧表面。
[0014]或者说，所述铜磷锌锡焊片包括5层，由上至下依次为：SnZn合金层、CuP合金层、铜芯层、CuP合金层和SnZn合金层。
[0015]本专利技术所提供的铜磷锌锡焊片，最外层的SnZn合金可阻隔内层中P元素的扩散，抑制界面脆性相的形成，从而提高接头的强度和韧性。
[0016]并且，本专利技术利用铜的塑性，将易产生脆性相的P以CuP合金的形式合金化在铜表面，解决了传统方法制备过程中因Cu3P脆性相较多、难以获得较薄焊片的问题。
[0017]优选地，所述CuP合金包括Cu8P合金、Cu9P合金、Cu10P合金、Cu11P合金和Cu12P合金中的至少一种。
[0018]其中，所述Cu8P合金的化学成分按质量百分比计为：Cu 92％和P 8％。
[0019]所述Cu9P合金的化学成分按质量百分比计为：Cu 91％和P 9％。
[0020]所述Cu10P合金的化学成分按质量百分比计为：Cu 90％和P10％。
[0021]所述Cu11P合金的化学成分按质量百分比计为：Cu 89％和P11％。
[0022]所述Cu12P合金的化学成分按质量百分比计为：Cu 88％和P12％。
[0023]优选地，所述SnZn合金包括Sn90Zn合金、Sn91Zn合金和Sn92Zn合金中的至少一种。
[0024]其中，所述Sn90Zn合金的化学成分按质量百分比计为：Sn 90％和Zn 10％。
[0025]所述Sn91Zn合金的化学成分按质量百分比计为：Sn 91％和Zn 9％。
[0026]所述Sn92Zn合金的化学成分按质量百分比计为：Sn 92％和Zn 8％。
[0027]Sn91Zn合金可阻隔内层中P元素的扩散，抑制界面脆性相的形成，提高接头的强度和韧性。
[0028]优选地，所述铜磷锌锡焊片中Cu、P和SnZn合金的质量比为75～90：3～10：1～8，优选为80～89：5～9：2～6。
[0029]即，所述铜磷锌锡焊片中的Cu的质量：所述铜磷锌锡焊片中的P的质量：所述铜磷锌锡焊片中的SnZn合金的质量＝75～90(包括但不限于76、77、78、79、80、82、84、85、87、89中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值)：3～10(包括但不限于4、5、6、7、8、9中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值)：1～8(包括但不限于2、3、4、5、6中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值)。
[0030]其中，Cu的质量是指所述铜磷锌锡焊片中的所有的Cu元素的质量，即：铜芯层中的Cu元素以及两层CuP合金层中的Cu元素的质量之和。
[0031]同样地，P的质量是指所述铜磷锌锡焊片中的所有的P元素的质量，包括各层CuP合金层中的P元素。
[0032]优选地，所述铜磷锌锡焊片的厚度为0.1～3mm，包括但不限于0.3mm、0.45mm、0.5mm、0.7mm、0.9mm、0.95mm、1mm、1.3mm、1.5mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.5mm、2.7mm、2.9mm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为0.4～2mm，更优选为0.45～1mm。
[0033]本专利技术提供的铜磷锌锡焊片较薄，解决了现有技术中铜磷钎料制备过程中因Cu3P的脆性相所导致的无法获得较薄焊片的问题。
[0034]优选地，所述铜芯层的厚度为0.1～0.3mm；包括但不限于0.13mm、0.15mm、0.18mm、0.20mm、0.22mm、0.24mm、0.25mm、0.27mm、0.29mm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0035]优选地，每层所述CuP合金层的厚度为0.18～0.3mm；包括但不限于0.19mm、0.20mm、0.21mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm、0.25mm、0.26mm、0.27mm、0.28mm、0.29mm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0036]优选地，每层所述SnZn合金层的厚度为0.015～0.025mm，包括但不限于0.016mm、0.017mm、0.018mm、0.019mm、0.02mm、0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜磷锌锡焊片，其特征在于，所述铜磷锌锡焊片包括铜芯层、分别设置在所述铜芯层两侧的CuP合金层，以及分别设置在两层所述CuP合金层远离所述铜芯层的另一侧的至少两层SnZn合金层。2.根据权利要求1所述的铜磷锌锡焊片，其特征在于，所述CuP合金包括Cu8P合金、Cu9P合金、Cu10P合金、Cu11P合金和Cu12P合金中的至少一种；优选地，所述SnZn合金包括Sn90Zn合金、Sn91Zn合金和Sn92Zn合金中的至少一种。3.根据权利要求1所述的铜磷锌锡焊片，其特征在于，所述铜磷锌锡焊片中Cu、P和SnZn合金的质量比为75～90：3～10：1～8，优选为80～89：5～9：2～6。4.根据权利要求1所述的铜磷锌锡焊片，其特征在于，所述铜磷锌锡焊片的厚度为0.1～3mm，优选为0.4～2mm；优选地，所述铜芯层的厚度为0.1～0.3mm；优选地，每层所述CuP合金层的厚度为0.18～0.3mm；优选地，每层所述SnZn合金层的厚度为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：路全彬，裴夤崟，程亚芳，黄俊兰，董显，沈元勋，马佳，
申请(专利权)人：郑州机械研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：