一种无铅铜基非晶钎焊料带材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无铅铜基非晶钎焊料带材的制备方法，该无铅铜基非晶钎焊料带材由无铅铜基非晶钎焊料制成。该无铅铜基非晶钎焊料的总质量百分比为100％，0.02％≤P≤0.06％、0.02％≤Bi≤0.06％、4.0％≤Sn≤6.8％、13.5％≤Zn≤14.3％、0.15％≤Ce≤0.22％、71％≤Cu≤83％，余量为杂质。该制备方法包括备料、合金冶炼和制带。本发明专利技术特加入了Bi元素，同时彻底摈除Cu元素，通过分析了无铅铜基非晶钎焊料的显微组织形貌，测试了无铅铜基非晶钎焊料的抗拉强度、断后伸长率以及维氏硬度，结果表明，添加Bi元素能显著提高无铅铜基非晶钎焊料的抗拉强度和硬度，添加Bi还能促使钎料析出针状或颗粒状富锌相。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钎焊料的制备方法，尤其是涉及一种无铅铜基非晶钎焊料带材的制备方法。
技术介绍
目前，公知的钎焊材料主要分为银基、镍基、铜基三种。银基钎焊料由于含银量高、熔点适中且稳定，具有优异的渗透性和流动性，焊接后有良好的强度、韧性，并且导热和导电性能优异，因此在薄膜、温控、电器装置等接触面小的工件焊接上得到了广泛的应用；并且其钎焊后表面颜色浅，可适用于银饰、眼镜等行业的加工。镍基钎焊料应用于高温合金及不锈钢零部件(如航空零部件、汽车及轮船零部件、炊具、医疗器械等)的焊接。而铜基钎焊料主要用于代替银基钎焊料，应用于精密仪表、电路和元器件、触头、热交换器等的焊接。由于多数导电部件都是由紫铜制备而成，而铜基钎焊料对紫铜有自钎作用，可以达到良好的钎焊性能。现有铜基钎焊料，由于配方中P元素的存在，导致合金非常的脆，强度与韧性都不高，从而无法制带，而造成了其应用的局限性。
技术实现思路
本专利技术为了解决目前铜基钎焊料的室温成型问题、提高钎焊料的性能，改变了传统钎焊配方和生产工艺，而提出一种无铅铜基非晶钎焊料带材的制备方法。本专利技术是这样实现的，一种无铅铜基非晶钎焊料带材的制备方法，该无铅铜基非晶钎焊料带材由无铅铜基非晶钎焊料制成，该无铅铜基非晶钎焊料包含P元素、Bi元素、Sn元素、Zn元素、Ce元素、Cu元素，该无铅铜基非晶钎焊料的总质量百分比为100％，其中，0.02％≤P≤0.06％、0.02％≤Bi≤0.06％、4.0％≤Sn≤6.8％、13.5％≤Zn≤14.3％、0.15％≤Ce≤0.22％、71％≤Cu≤83％，余量为杂质；该制备方法包括以下步骤：(1)备料：Cu、Ce、Zn、Sn、Bi、P按重量比备料；(2)合金冶炼：①先将冶炼炉预热至所需温度；②倒入准备好的Sn，升温至全部融化，并沸腾；③倒入准备好的Cu升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充分融合；④加入准备好的Zn升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充分融合；⑤加入准备好的Ce升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充分融合；⑥加入准备好的Bi、P混合；⑦倒料：将熔融状态的混合金属材料，倒入冷却槽迅速冷却，形成无铅铜基非晶钎焊料母合金，即获得该无铅铜基非晶钎焊料；(3)制带：1)将该无铅铜基非晶钎焊料母合金投入石英管甩带机，抽真空至1*10-2Pa以下；2)向该石英管甩带机的石英管料槽中充入高纯氩气至0.1MPa以上，并再次抽真空至1*10-2Pa以下；3)开启该石英管甩带机的高频电源，待该无铅铜基非晶钎焊料母合金熔化之后，充入高纯氩气，并开始甩带，得到无铅铜基非晶钎焊料。作为上述方案的进一步改进，在合金冶炼的步骤中：①先将冶炼炉预热至所需温度；②倒入准备好的Sn，升温至全部融化，并沸腾5分钟；③倒入准备好的Cu升温至混合金属全部融化，并沸腾5分钟，使所加入的材料充分融合；④加入准备好的Zn升温至混合金属全部融化，并沸腾10分钟，使所加入的材料充分融合；⑤加入准备好的CU升温至混合金属全部融化，并沸腾5分钟，使所加入的材料充分融合；⑥加入准备好的Bi、P混合；⑦倒料：将熔融状态的混合金属材料，倒入冷却槽迅速冷却，形成无铅铜基非晶钎焊料母合金，即获得该无铅铜基非晶钎焊料。作为上述方案的进一步改进，该无铅铜基非晶钎焊料还包括Ti元素、Zr元素、Hf元素中的至少一种IVB族元素，该至少一种IVB族元素占0.02％～0.06％；该制备方法包括以下步骤：(1)备料：Cu、Ce、Zn、Sn、Bi、P按重量比备料；(2)合金冶炼：①先将冶炼炉预热至所需温度；②倒入准备好的Sn，升温至全部融化，并沸腾；③倒入准备好的Cu升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充分融合；④加入准备好的Zn升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充分融合；⑤加入准备好的Ce升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充分融合；⑥加入准备好的Bi、P混合；⑦加入准备好的IVB族金属升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充分融合；⑧倒料：将熔融状态的混合金属材料，倒入冷却槽迅速冷却，形成无铅铜基非晶钎焊料母合金，即获得该无铅铜基非晶钎焊料；(3)制带：1)将该无铅铜基非晶钎焊料母合金投入石英管甩带机，抽真空至1*10-2Pa以下；2)向该石英管甩带机的石英管料槽中充入高纯氩气至0.1MPa以上，并再次抽真空至1*10-2Pa以下；3)开启该石英管甩带机的高频电源，待该无铅铜基非晶钎焊料母合金熔化之后，充入高纯氩气，并开始甩带，得到无铅铜基非晶钎焊料。进一步地，在合金冶炼的步骤中：①先将冶炼炉预热至所需温度；②倒入准备好的Sn，升温至全部融化，并沸腾5分钟；③倒入准备好的Cu升温至混合金属全部融化，并沸腾5分钟，使所加入的材料充分融合；④加入准备好的Zn升温至混合金属全部融化，并沸腾10分钟，使所加入的材料充分融合；⑤加入准备好的CU升温至混合金属全部融化，并沸腾5分钟，使所加入的材料充分融合；⑥加入准备好的Bi、P混合；⑦加入准备好的IVB族金属升温至混合金属全部融化，并沸腾30分钟，使所加入的材料充分融合；⑧倒料：将熔融状态的混合金属材料，倒入冷却槽迅速冷却，形成无铅铜基非晶钎焊料母合金，即获得该无铅铜基非晶钎焊料。作为上述方案的进一步改进，该无铅铜基非晶钎焊料带材的厚度在0.02～0.03mm之间。优选地，该无铅铜基非晶钎焊料带材的厚度为0.025mm。作为上述方案的进一步改进，在制带过程中，重复第二步骤2)2-3次之后再进行第三步骤3)。针对现有钎焊料P元素的危害，想彻底根除P元素是不可能的，因此，本专利技术特加入了Bi元素，Bi元素、P元素分别与其它元素构成(Sn-9Zn0.05Ce)xBi和(Sn-9Zn0.05Ce)xP，同时彻底摈除Cu元素，Cu元素是重金属是可以彻底去除的，通过分析了无铅铜基非晶钎焊料的显微组织形貌，测试了无铅铜基非晶钎焊料的抗拉强度、断后伸长率以及维氏硬度，结果表明，添加Bi元素能显著提高无铅铜基非晶钎焊料的抗拉强度和硬度，添加Bi还能促使钎料析出针状或颗粒状富锌相；另外加入微量的Ti、Zr、Hf这三种IVB族元素的一种或几种组合，在不提高钎焊温度的同时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无铅铜基非晶钎焊料带材的制备方法，该无铅铜基非晶钎焊料带材由无铅铜基非晶钎焊料制成，其特征在于：该无铅铜基非晶钎焊料包含P元素、Bi元素、Sn元素、Zn元素、Ce元素、Cu元素，该无铅铜基非晶钎焊料的总质量百分比为100％，其中，0.02％≤P≤0.06％、0.02％≤Bi≤0.06％、4.0％≤Sn≤6.8％、13.5％≤Zn≤14.3％、0.15％≤Ce≤0.22％、71％≤Cu≤83％，余量为杂质；该制备方法包括以下步骤：(1)备料：Cu、Ce、Zn、Sn、Bi、P按重量比备料；(2)合金冶炼：①先将冶炼炉预热至所需温度；②倒入准备好的Sn，升温至全部融化，并沸腾；③倒入准备好的Cu升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充分融合；④加入准备好的Zn升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充分融合；⑤加入准备好的Ce升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充分融合；⑥加入准备好的Bi、P混合；⑦倒料：将熔融状态的混合金属材料，倒入冷却槽迅速冷却，形成无铅铜基非晶钎焊料母合金，即获得该无铅铜基非晶钎焊料；(3)制带：1)将该无铅铜基非晶钎焊料母合金投入石英管甩带机，抽真空至1*10‑2Pa以下；2)向该石英管甩带机的石英管料槽中充入高纯氩气至0.1MPa以上，并再次抽真空至1*10‑2Pa以下；3)开启该石英管甩带机的高频电源，待该无铅铜基非晶钎焊料母合金熔化之后，充入高纯氩气，并开始甩带，得到无铅铜基非晶钎焊料。...

【技术特征摘要】
1.一种无铅铜基非晶钎焊料带材的制备方法，该无铅铜基非晶钎焊料带材由无
铅铜基非晶钎焊料制成，其特征在于：该无铅铜基非晶钎焊料包含P元素、Bi
元素、Sn元素、Zn元素、Ce元素、Cu元素，该无铅铜基非晶钎焊料的总质量
百分比为100％，其中，0.02％≤P≤0.06％、0.02％≤Bi≤0.06％、4.0％≤Sn≤6.8％、
13.5％≤Zn≤14.3％、0.15％≤Ce≤0.22％、71％≤Cu≤83％，余量为杂质；该制备
方法包括以下步骤：
(1)备料：Cu、Ce、Zn、Sn、Bi、P按重量比备料；
(2)合金冶炼：
①先将冶炼炉预热至所需温度；
②倒入准备好的Sn，升温至全部融化，并沸腾；
③倒入准备好的Cu升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充
分融合；
④加入准备好的Zn升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充
分融合；
⑤加入准备好的Ce升温至混合金属全部融化，并沸腾使所加入的材料充
分融合；
⑥加入准备好的Bi、P混合；
⑦倒料：将熔融状态的混合金属材料，倒入冷却槽迅速冷却，形成无铅铜
基非晶钎焊料母合金，即获得该无铅铜基非晶钎焊料；
(3)制带：
1)将该无铅铜基非晶钎焊料母合金投入石英管甩带机，抽真空至1*10-2Pa
以下；
2)向该石英管甩带机的石英管料槽中充入高纯氩气至0.1MPa以上，并再次
抽真空至1*10-2Pa以下；
3)开启该石英管甩带机的高频电源，待该无铅铜基非晶钎焊料母合金熔化
之后，充入高纯氩气，并开始甩带，得到无铅铜基非晶钎焊料。
2.如权利要求1所述的无铅铜基非晶钎焊料带材的制备方法，其特征在于：在
合金冶炼的步骤中：
①先将冶炼炉预热至所需温度；
②倒入准备好的Sn，升温至全部融化，并沸腾5分钟；
③倒入准备好的Cu升温至混合金属全部融化，并沸腾5分钟，使所加入
的材料充分融合；
④加入准备好的Zn升温至混合金属全部融化，并沸腾10分钟，使所加入
的材料充分融合；
⑤加入准备好的CU升温至混合金属全部融化，并沸腾5分钟，使所加入
的材料充分融合；
⑥加入准备好的Bi、P混合；
⑦倒料：将熔融状态的混合金属材料，倒入冷却槽迅速冷却，形成无铅铜
基非晶钎焊料母合金，即获得该无铅铜基非晶钎焊料。
3.如权利要求1所述的无铅铜基非晶钎焊料带材的制备方法，其特征在于：该
无铅铜基非晶钎焊料还包括Ti元素、Zr元素、Hf元素中的至少一种IVB族元
素，该至少一种IVB族元素占0.02...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桂芹，
申请(专利权)人：刘桂芹，
类型：发明
国别省市：安徽;34