一種用于真空的銅基釬料制造技術

一種低熔點，低蒸汽壓、延性的銅基釬焊料，為電真空用代銀焊料，主要成分為Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｉｎ。本發明專利技術的釬料其釬焊溫度對無氧銅，可伐、鎳的潤濕性及填縫性均與ＡｇＣｕ２８相當，而其成本僅為其三分之一左右，可取代ＡｇＣｕ２８用于陶瓷管封接，及其它釬焊銅、無氧銅，鎳、可伐，金屬化陶瓷的場合。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及到電真空領域內使用的釬焊料，特別是銅基焊料。釬焊技術廣泛應用于電真空器件的生產，由于電真空的要求，釬焊時填充的金屬即釬焊料除了必須具有合適的熔點，很好的潤濕性和填縫性，一定的強度等一般釬料應具有的性能外，還要求其具有低的蒸氣壓。目前我國標準牌號的電真空用銀釬料有DHLAgCu28，DHLAgCu50等，其中DHLAgCu28用量最大。然而銀是一種貴金屬，不但價格昂貴，而且資源有限，其使用要受國家的嚴格限制。因此人們在不斷地尋找新的無銀或低銀焊料以取代銀焊料。在眾多的代銀焊料專利中，一類是含Cd或含Zn的Cu-Ag基低銀焊料，這類釬焊料雖然性能優良，但由于含有高蒸氣壓的Cd、Zn等元素，而不能用于電真空領域，同時Cd，Zn在釬焊過程中大部分氣化了，彌漫于空氣中，對人體健康也有較大的危害作用。另一類代銀焊料是通過快速凝固技術制備的Cu-P基系列代銀焊料，這類釬焊料特別適用于釬焊銅及銅合金，但由于含有大量的P元素，而不能用來釬焊鎳，可伐，金屬化陶瓷，不銹鋼等電真空常用材料。如我國公布的四項代銀焊料的專利技術專利中，有二項釬焊料含有Zn，另二項含有P，它們都未能在電真空領域獲得應用。目前能用于電真空領域含銀量相對較低的釬料主要有含Sn或含Si的Cu-Ag基或Ag-Cu基釬料。如US Patent No4,416,853描述了一種含Si的Cu-Ag基低銀電真空用焊料，它蒸氣壓低，對鎳潤濕性好，釬焊強度高，但為使其熔點較低(＜800℃)，它需含有相當量的Si(7wt％左右)，因而它不適于在含H2氣氛中焊接，而且由于高的含Si量，這類釬料非常脆，幾乎不能成型為薄帶或絲條狀，只適于粉狀或膏狀使用。再如日本專利特公昭44-11009(Ag＝47～70，Cu＝25～40、Sn＝2～6、In＝3～7)、特開昭51-132147(Ag＝28.8～50.4、Cu＝11.2～19.6、Sn＝15～30、In＝15～30)、特開昭63-53915(Ag＝7.5～35、Cu＝40～60、Sn＝25～37.5)及JP05132369(Ag＝18～60、Cu＝20～50、Sn＝18～35、Gc＝1～5)都是可用于電真空領域的Cu-Ag-Sn基釬料，但它們或含有大量的Ag，或因含有大量的Sn等元素導致材料太脆，而不能成型為薄帶或絲條狀，從而大大地限制了它們的應用。本專利技術的目的在于尋求一種含銀量低，具有低熔點、低蒸氣壓，且可以成型為薄帶或絲條狀的，又可用于電真空領域，能取代AgCu28的Cu基釬焊料。本專利技術的釬焊料，其成份范圍為Ag5～25wt％、Sn10～25wt％、In0～10wt％，余量為Cu。在此基礎上還可以通過添加0.003～1.0wt％的B、Fe、Ni、Co、Ce中的一種或數種，進一步改善其潤濕性，填縫性等性能。釬料的制備主要包括二方面1).釬料的熔煉。將原材料純銅、純銀、純錫等用酸清洗干凈并烘干，按要求配料，然后先將銅置于真空感應爐的氧化鋁坩堝內加熱至全部熔化，加入脫氧劑，再加入余料，攪動到成分均勻后澆鑄成錠；2).釬料的成型。將上述熔煉澆鑄而成的鑄錠，按要求切割成一定的形狀，再用快速凝固制取非晶或微晶薄帶的技術，將釬料制成厚0.05～0.15mm，成分均勻，具有較好韌塑性的薄帶，較好的韌塑性是指能將薄帶彎曲至曲率半徑為厚度20倍時而不發生斷裂。此外釬焊料也可采用常規的方法加工成粉狀或條狀使用。當然它也同樣可以取代AgCu28焊料而用于其它領域。本專利技術所研制的銅基釬焊料，與現有焊料相比，具有以下特點1).低的含銀量，低的成本2).其熔化溫度，對無氧銅，可伐、鎳的潤濕性和填縫性與AgCu28釬料相當3).可在惰性氣氛、含H2氣氛、真空及大氣中釬焊4).可通過快速凝固技術制成成分均勻，韌塑性良好的薄帶，薄帶可沖裁成型5).用此釬料取代AgCu28用于陶瓷管殼的封接、各項性能(如焊縫外觀，氣密性，封接強度、耐溫度循環及振動性能)均符合標準的要求。實施例取一本專利技術的釬料，按其成分為20wt％Sn，10wt％Ag，5wt％In，0.005wt％B，余量Cu配料，用上述方法熔煉成合金鑄件。首先測定了焊料本身的一些基礎性能，包括熔化溫度，對鎳、可伐的潤濕性及填縫性，同時與AgCu28進行了比較。其中熔化溫度是采用差熱分析法測定的，潤濕性及填縫性是依據GB11364-89的要求測定的，潤濕性以釬料在母材上的鋪展面積S表征，填縫性以填縫長度L表征，潤濕性試驗所用釬料為0.1g，填縫試驗所用釬料為0.8g，試驗溫度為840℃，氫氣氛中加熱。表1是其實驗結果表1，釬料的基礎性能 從表中看出，新釬料具有與AgCu28相近的液相線溫度，對Ni的潤濕性稍遜于AgCu28，但對Kovar的潤濕性要優于AgCu28，填縫性能與AgCu28相當。將上述釬料制備及加工成厚0.12mm，內、外徑分別為Φ30，Φ40的環片，試用于電力半導體器件用陶瓷管殼的封接，并按照專業標準ZBK46003-87對管殼的要求，對其焊縫外觀，焊接強度，溫度循環試驗等進行了檢測，以下是具體檢測結果用新釬料在840℃，分解氨氣氛中釬焊的10只管殼，焊縫外觀全部滿足標準的要求，即金屬與陶瓷間的焊縫光潔、平滑、無積聚殘渣，焊料無濺散，焊縫無通孔、流球、縫隙，且無盲孔。將10只管殼用氦質譜儀示蹤氣體法進行檢漏，結果表明管殼漏率均低于1×10-7Pa·m3/S，經溫度循環、振動試驗后，外觀及氣密性仍符合要求。最后測定了焊接強度，焊接強度以陶瓷標準抗拉件強度來衡量，試驗結果如表2，可以看出五只抗拉件，其強度均大于所要求的400kg/cm2。以上結果說明本專利技術的釬焊料可以取代AgCu28焊料用于電力半導體器件用陶瓷管殼的封接。當然它也同樣可應用于其它釬焊銅、無氧銅，鎳、可伐，金屬化陶瓷的場合。表2，陶瓷標準抗拉件的強度權利要求1.一種低熔點、低蒸汽壓、延性的低銀銅基釬焊料，為電真空用代銀焊料，其特征在于組份范圍為Ag5～25wt％、Sn10～25wt％、In0～10wt％，余量為Cu。2.根據權利要求1所述的低熔點、低蒸汽壓、延性的銅基焊料，其特征在于上述焊料中可添加0.003～1.0wt％的B、Fe、Ni、Co、Ce中的一種3.根據權利要求1或2所述的低熔點、低蒸汽壓、延性的銅基焊料，其特征在于上述焊料中可添加0.003～1.0wt％的B、Fe、Ni、Co、Ce數種。4.根據權利要求1或2或3所述的低熔點、低蒸汽壓、廷性的銅基釬焊料，其特征在于成型后的焊料為薄帶狀或絲條狀。全文摘要一種低熔點，低蒸汽壓、延性的銅基釬焊料，為電真空用代銀焊料，主要成分為Cu、Ag、Sn、In。本專利技術的釬料其釬焊溫度對無氧銅，可伐、鎳的潤濕性及填縫性均與AgCu28相當，而其成本僅為其三分之一左右，可取代AgCu28用于陶瓷管封接，及其它釬焊銅、無氧銅，鎳、可伐，金屬化陶瓷的場合。文檔編號B23K35/28GK1120480SQ95111020公開日1996年4月17日 申請日期1995年4月26日 優先權日1995年4月26日專利技術者朱平, 馮珊 申請人:東南大學, 中國輕工總會電光源材料研究所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低熔點、低蒸汽壓、延性的低銀銅基釬焊料，為電真空用代銀焊料，其特征在于組份范圍為Ａｇ：５～２５ｗｔ％、Ｓｎ：１０～２５ｗｔ％、Ｉｎ：０～１０ｗｔ％，余量為Ｃｕ。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱平，馮珊，
申請(專利權)人：東南大學，中國輕工總會電光源材料研究所，
類型：發明
國別省市：32[中國|江蘇]