铜基钎料粉末的制备和性能研究
瞬间液相焊非晶铜基钎料的制备及其性能研究
摘要：利用液态单辊急冷法制备用于铜及铜合金瞬间液相焊非晶铜基钎料———Ｃｕ６８．５Ｎｉ１５．７Ｐ６．５Ｓｎ９．３。
制得的非晶铜磷钎料薄带具有良好的韧性，可以冲压成各种形状，钎焊工艺性能优良。
将该钎料在４种钎焊温度（６６０℃、６７０℃、６８０℃、６９０℃）和３种保温时间（５ｍｉｎ、１０ｍｉｎ、１５ｍｉｎ）下与紫铜进行真空钎焊。
结果表明，用非晶Ｃｕ６８．５Ｎｉ１５．７Ｐ６．５Ｓｎ９．３钎料焊接的接头有较高的强度。
关键词：瞬间液相焊；非晶铜基钎料；Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ－Ｐ；真空钎焊中图分类号：ＴＧ４５４文献标识码：Ａ文章编号：１００１－２３０３（２００８）０７－０００９－０３第３８卷第７期２００８年７月Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．７Ｊｕｌ．２００８ＥｌｅｃｔｒｉｃＷｅｌｄｉｎｇＭａｃｈｉｎｅ俞伟元，陈学定，路文江，张静（兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，甘肃兰州７３００５０）ＳｔｕｄｙｏｎＣｕ－ｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｒａｚｉｎｇａｌｌｏｙｂｙｔｒａｎｓｉｅｎｔｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｂｏｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓＹＵＷｅｉ－ｙｕａｎ，ＣＨＥＮＸｕｅ－ｄｉｎｇ，ＬＵＷｅｎ－ｊｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｇ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧａｎｓｕＡｄｖａｎｃｅｄＮｏｎ－ｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＣｕ６８．５Ｎｉ１５．７Ｐ６．５Ｓｎ９．３Ｃｕ－ｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｒａｚｉｎｇａｌｌｏｙｗｉｔｈａｍｏｒｐｈｏｕｓｒｉｂｂｏｎｍａｄｅｂｙｒａｐｉｄｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｔｒａｎｓｉｅｎｔｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｂｏｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｃｕｆｏｉｌｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｗｉｔｈａｍｏｒｐｈｏｕｓｒｉｂｂｏｎｐｏｓｓｅｒｓｅｓｇｏｏｄｔｏｕｇｈｎｅｓ，ｃａｎｂｅａｔａｍｐｅｄｖａｒｉｏｕｓ，ａｎｄｃａｎｂｅｐｒｏｖｉｄｅｄｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｂｒａｚｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｉｓｆｏｉｌｉｎｔｅｒｌａｙｅｒａｒｅｂｒａｚｅｄｂｙｖａｃｕｍｍｂｒａｚｉｎｇｕｎｄｅｒ６００，６７０，６９０ａｎｄｓｏａｒｋｉｎｇｉｎ５，１０，１５，２０．ＩｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｊｏｉｎｔｂｒａｚｅｄｗｉｔｈＣｕｆｏｉｌｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｗｉｔｈａｍｏｒｐｈｏｕｓｒｉｂｂｏｎｈａｖｅｈｉｇｈｅｒｓｔｒｅｎｇｔｈｔｈａｎｏｒｄｉｎａｒｙｆｉｌｌｅｒｍｅｔａｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｉｅｎｔｌｉｑｕｉｄｅｐｈａｓｅｂｏｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ；ｃｕ－ｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｒａｚｉｎｇａｌｌｏｙｗｉｔｈａｍｏｒｐｈｏｕｓｒｉｂｂｏｎ；Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ－Ｐｂｒａｚｉｎｇａｌｌｏｙ；ｖａｃｕｍｍｂｒａｚｉｎｇ收稿日期：２００７－０６－２０；修回日期：２００８－０３－０４作者简介：俞伟元（１９７３—），男，甘肃兰州人，硕士，主要从事钎焊材料方面的研究工作。
钎焊材料成分性能分析-铜基钎料(5)
杭州辛达狼焊接科技有限公司/technicalData/1.3.8 铜基焊料Cu的熔点是1083℃，可以直接用作焊料在还原性气氛和真空条件下钎焊低碳钢、低合金钢、钨、钼、可伐合金和镍合金等，钎焊温度为1100-1150℃。
但纯铜作为焊料的缺点是熔点高、耐腐蚀及抗氧化性能差，容易使一些被焊金属或合金的晶粒过分长大，导致力学性能恶化。
通过向Cu中加入P、Zn、Ge、Sn、Ni、Mn、Ag、Co等元素，可以克服纯Cu作为焊料的一些缺点，提高Cu焊料的物理、力学性能和焊接性。
表4.7-25列出了性能不同的系列铜基焊料。
- 2 -表4.7-25 铜基焊料的成份及性能型号化学成分/wt%熔化温度 /℃ 钎焊温度 /℃ 抗拉强度/MPa特点及用途CuPZn Ag Sn Ge NiMn其它Cu 99.95 － － － － － － － － 1083 1100-1150 － 对钢的润湿性和填缝能力好，可直接在还原性气氛或真空下钎焊钨、钼、铁、镍及其合金。
Cu94P 93.7 6.3 － － － － － － － 720-800 810-900 441 属于空气自钎剂料，应用广泛。
P 能降低Cu 焊料的熔点。
进一步加入Ag 可改善焊料的塑性和机械加工性，提高强度和导电性，同时降低焊料熔点和提高润湿性，适合于各种碳钢的钎焊。
Cu93P 92.9 7.1 － －－－－ － －710-800810-900470Cu91PAg 91 7 － 2 － － － － － 645-790 750-810 － Cu89PAg 89 6 － 5 － － － － －645-815 820-860 519 Cu80PAg 80 5 － 15 － － － － －630-780 810-850 503 Cu70PAg 70 5 － 25 － － － － － 650-710 730-790 － Cu28PAg 28 1 － 71 － － － － － 750-795 810-870 － Cu86PSn 86 5.5 － － 7.5 － － － － 620-670 700-780 － Cu92PSn 92 5.5 － － 2.5 － － － －640-680 710-800 560 Cu82Pd 82 － － － － － － － Pd: 18 1080-1090 1100-1200 － 高温性能优良，对钢和镍合金焊接性好；钯的蒸汽压低，不易挥发，适用于气体保护钎焊和真空钎焊。
快速凝固Al-Si-Cu-Zn-Re粉末钎料的制备及其性能
铝合 金具有 强 度高 、 本低 和耐蚀 性 好等优 点 ， 成 被广 泛 应用 于航 空 、 汽车 等 工业 结构 中。铝 合金 具 有优 良的热传 导性 ， 因此在 热交 换器 的生 产 中被广 泛 采用 。ＡＳⅢ ｕＺ ：Ｒ 钎 料 的熔 点较 低 ， 动性 、 ＩｉＣ ｎ。 ｅ 流 润湿性好 ， 同时具 有较 好 的耐热 性 ， 广 泛 应 用 于锻 造 铝合 金 的钎 焊 ＿ 】 可 Ｉ 。但 由于成 份 接 近共 晶点 ， 。 所 以有粗大 的共 晶硅 及初 晶硅 析 出 ； 和锌 的存 在虽 然增 加 了合 金 的流 动性及 耐热性 ， 铜 但也 存在严 重 的偏 析， 使该钎 料 的钎 焊接 头强度 较 低。采 用超 音速雾 化 技术 制 备粉末 ， 晶粒 结 构 细小 均匀 ， 可消 除合 金 中 硅粗 大及铜 和锌 偏析 的问题 ， 能提 高钎 焊接 头的强 度 ¨ 】 ３ 。本文 利用超 音速 气体雾 化技 术制 备 了 ＡＳ。 Ｉｉ 。 Ｃ ｎ。 ｅ ｕＺ ２ 粉末 快速凝 固钎 料 ， Ｒ 并研究 了其 焊接性 ， 以解决 ＡＳ。 ｕＺ ２Ｒ 钎料 硅 、 ＩｉＣ ｎ。 ｅ 。 铜和锌 的偏析 ， 降低
பைடு நூலகம்
网
喷嘴兰
金 届 劣 化 粉 木
润湿性试验的试样为 ５ ｎ ×５ ｍ×４ｍ 铝板 ， ０ｒ ａ ０ｍ ｎ ｍ 将普通
钎 料和粉 末钎料 分别放 在处 理过 的试 样 上 观察 其 润 湿性 ， 试件 的尺 寸 和钎料 的放置位 置如 图 ２所 示 。
图 ｌ 超 音速 雾 化 装 置 利用 Ｊ Ａ８０扫描电子显微镜观察粉末钎料 的形貌 ； Ｘ。 ４ 把粉末用 树脂 粘结凝 固成试 样 ， ０ ０ ％的 ＨＦ水 溶液 腐 蚀 合金 铸 态 试 样 及 ．． １ ＤＶｅ ｆ ｐ ｘｆａ０ 用 ．５ Ｆｇ ｅｃ ｉ ｊｗｔ１ ． ｉ ｏ ｍ ｄ ｉ ｉ１ ＂
新型低熔点铜基钎料的研制
强 度 。添 加 Ｍｎ不 仅 能 降 低 钎 料 的熔 点 ， 能 提 高钎 还
料 的强 度 Ｊ 。
质量分数（ ） ％
由 Ｃ －ｎ二元 相 图 （ 图 １ 示 ） 知 ， ｓ 素 ｕＳ 如 所 可 随 ｎ元
可在 ８０ｏ ５ Ｃ下钎焊 ， 钎焊温度 比纯铜钎料低 ２０ ｏ 可在较低温度下钎焊低碳钢。对该 钎料的钎焊工 艺性能 、 料 ０ Ｃ， 钎
微 观组织以及力学性 能进行了研究 。研究结果表 明 ， 该钎料具有优异的钎 焊工 艺性和润湿性 ， 接头 强度 较高 ， 冶金 特性优异 ， 界面冶金结合致密 ， 焊后 表面光滑 ， 并且焊缝具有 良好 的塑性 。解决 了用 纯铜钎焊 时温度高造成 的能耗
２ 试验 结 果及分 析
到 ８０ｏ 测定钎料熔点。用 ５ ｅ １＋ ０ Ｃ 对合 ０ Ｃ， ％ＦＣ １％Ｈ １ 金 钎料 进 行 腐 蚀 ， 察 其 金 相 组 织 。在 电 阻 炉 内钎 焊 观
试样 ， 钎剂 为 Ｑ １ ２ 母 材 为 ２ Ｊ０ ， ０钢 ， 样 尺 寸 如 图 ２所 试
示 。钎 焊 工艺 为钎 焊 温度 ８０ｏ 保 温 ８ｍｎ ５ Ｃ， ｉ。将 各 试
样 用 电子万 能试 验 机 在 室 温 下 以 ０ １ｍ ／ ． ｍ ｓ的 速 度 施
加拉力 ， 拉断后用拉断力 除以实际使用 面积 ， 最后取平 均 值后 得 到接 头抗拉 强 度 ， 了保 证数 据 的可 靠性 ， 为 进
含量 的增加 ， ｕＳ Ｃ —ｎ合 金 的熔点 逐渐 下 降 ， Ｓ 当 ｎ含量 超
铜基钎料定义
铜基钎料定义铜基钎料定义铜基钎料是一种由铜及其合金为基材，添加适量的合金元素和助焊剂制成的焊接材料。
它具有优异的耐热、耐腐蚀、高强度、高硬度等特性，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子电器等领域。
1. 铜基钎料的组成铜基钎料主要由以下几种组成部分构成：（1）基材：铜及其合金，如黄铜、青铜等。
（2）合金元素：添加适量的合金元素可以提高钎料的性能，如镍、硅、锡等。
（3）助焊剂：助焊剂是一种添加在钎料中起到清洁表面氧化物和促进钎焊反应作用的物质，如氯化亚锡等。
2. 铜基钎料的特性（1）耐热性：铜基钎料具有较好的耐热性能，在高温环境下仍能保持稳定的连接。
（2）耐腐蚀性：铜基钎料具有较好的抗腐蚀性能，在潮湿或酸碱环境下仍能保持稳定的连接。
（3）高强度：铜基钎料具有较高的强度，可以满足一些特殊需求的焊接要求。
（4）高硬度：铜基钎料具有较高的硬度，可以满足一些需要耐磨损性能的焊接要求。
3. 铜基钎料的应用领域铜基钎料广泛应用于以下领域：（1）航空航天：在航空航天领域中，铜基钎料主要用于制造发动机、涡轮叶片、燃烧室等部件。
（2）汽车制造：在汽车制造领域中，铜基钎料主要用于制造发动机、变速器等部件。
（3）电子电器：在电子电器领域中，铜基钎料主要用于制造电路板、散热器等部件。
4. 铜基钎料的分类根据不同的合金元素和助焊剂成分，铜基钎料可以分为多种类型。
常见的分类方法如下：（1）按合金元素分类：镍银系、锡系、硅锡系等。
（2）按助焊剂分类：氯化亚锡、氯化钠等。
（3）按应用场合分类：航空航天用、汽车制造用、电子电器用等。
5. 铜基钎料的制备工艺铜基钎料的制备工艺主要包括以下几个步骤：（1）选材：选择适合的铜及其合金作为基材，添加适量的合金元素和助焊剂。
（2）混料：将各种原材料按照一定比例混合均匀，形成均匀的钎料混合物。
（3）粉碎：将钎料混合物进行粉碎，使其颗粒度均匀细小。
（4）压制：将粉碎后的钎料混合物进行压制成型，形成所需的形状和尺寸。
快速凝固Al-Si-Cu-Zn-Re粉末钎料的制备及其性能
第30卷第1期2007年2月鞍山科技大学学报Journal of Anshan University of Science and Technology Vol.30No.1Feb.,2007快速凝固Al 2Si 2Cu 2Zn 2Re 粉末钎料的制备及其性能吕 楠1,袁晓光2,盛立远3(1.辽宁科技大学科技园,辽宁鞍山 114051;2.沈阳工业大学,辽宁沈阳 110000;3.中国科学院金属研究所,辽宁沈阳 110000)摘 要:采用快凝技术制备了粒度50-90μm 的亚共晶Al 2Si 2Cu 2Zn 2Re 快凝粉末钎料,对其性能进行了分析。
实验结果表明,快凝钎料液相线降低了5℃。
与普通钎料相比,快凝Al 2Si 2Cu 2Zn 2Re 粉末钎料润湿角提高了215,抗剪强度提高了28%。
快凝钎料组织细小均匀无偏析现象,在钎焊过程中与母材扩散性能好,有利于提高润湿性和接头抗拉强度。
采用快速凝固方法制备粉末钎料,不仅工艺简单,储存、使用方便,且可获得性能更优良的钎料,并可用于开发新型钎料。
关键词:快速凝固;Al 2Si 2Cu 2Zn 2Re 粉末钎料;钎焊中图分类号:TG 42511 文献标识码:A 文章编号:167224410(2007)0120011204 铝合金具有强度高、成本低和耐蚀性好等优点,被广泛应用于航空、汽车等工业结构中。
铝合金具有优良的热传导性,因此在热交换器的生产中被广泛采用。
AlSi 10Cu 5Zn 20Re 钎料的熔点较低,流动性、润湿性好,同时具有较好的耐热性,可广泛应用于锻造铝合金的钎焊[1,2]。
但由于成份接近共晶点,所以有粗大的共晶硅及初晶硅析出;铜和锌的存在虽然增加了合金的流动性及耐热性,但也存在严重的偏析,使该钎料的钎焊接头强度较低。
采用超音速雾化技术制备粉末,晶粒结构细小均匀,可消除合金中硅粗大及铜和锌偏析的问题,能提高钎焊接头的强度[3-6]。
本文利用超音速气体雾化技术制备了Al 2Si 10Cu 5Zn 20Re 粉末快速凝固钎料,并研究了其焊接性,以解决AlSi 10Cu 5Zn 20Re 钎料硅、铜和锌的偏析,降低钎料的熔点。
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第２ ４卷 第 １期
２０ ０ ８年 １ 月
昆 明冶金 高等专科学校学报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｕ ｍｉｇ Ｍｅａｌ ｒｙ Ｃ ｌ ｇ ｏ ｒ ａ ｆＫ ｎ ｎ ｔｌ ｇ ｏｌ ｅ ｕ ｅ
Ｖｏ． ４ １２ Ｎｏ １ ．
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铜 基 钎 料 粉 末 的 制 备 和 性 能 研 究
陈登权 ，许 昆，罗锡 明 ，郭根 生 ，刘泽光
（ 贵研铂业 股份有 限公 司 ，云南 昆 明 ６０ ２ ） ５ ２ １
摘
要 ：采用熔体气 雾化 法、真 空机械破 碎 法制备 Ｂ ｕ５ ｉ ｎ ｏ ｅｉ（ Ｃ ３ Ｎ Ｍ Ｃ Ｆ Ｓ Ｂ、Ｐ ）铜 基八 元合金 粉 末钎料 。研 究 了
ｉ ．Ｔ ｅｎ ｔｒ ｏ ｔ ｓｔ ｎ ｅｍ ｃ ａｉａ ｐｏ ｅ ｉ ｆ ｒｚｄｊｉｔ ｗ ｒ ｅａ ｉｅ ．Ｆｏ ｎ ａ ｅ ｄ ｈ ａ ｅ ｆ ｎｅ ｔｉ ａ ｄｔ ｅｈ ｎｃ ｌ ｒｐｒｅ ｏ ａｅ ｏ ｓ ｅｅ ｘ ｍ ｎ ｄ ｒｍ ａ — ｕ ｉ ｒ ｉａ ｌ温锡基软钎焊钎料和中高温硬钎焊钎料 ， 后者在实际中使用更广泛。不 锈钢中高温钎料包括银基、金基、镍 基、锰基和铜基钎料等。我 国铜基钎料 国家标准 （ Ｂ Ｔ４８— ３ Ｇ ／ ６１ ９ ） 中包含有 Ｃ 、Ｃ Ｚ 、Ｃ Ｐ系合金钎料。为了进一步提高不锈钢钎焊的耐热性 ，先后发展了 Ｃ ＮＳ ，Ｃ ． ｕ ｕｎ ｕ ｕｉＢ ｕ ｉ ＮＭ ＣＳＢ，Ｃ Ｍｎ ｏ和 Ｃ Ｍｎ ｉ等 钎 料 ｊ ｉｎ ｏｉ ｕ Ｃ ｕ Ｎ 。贵 研 铂 业 股 份 有 限 公 司 经 过 对 国 外 铜 基 不 锈 钢 钎 料 ［ ｃ ３ ＭＭ ｃ Ｆｓ Ｂ ） Ｂ ｕ５ ｎ ｏｅｉ（ 、Ｐ ］的分析研究 ，成功实现了该合金箔带材和粉末钎料批量生产，解决了钎料加 工困难的技术 问题。该钎料具有较高的高温强度和蠕变强度，高温耐蚀性好 ，钎焊性能优 良。用该钎料钎 焊的不锈钢接头能满足 ４０～ ０ ０ ６０ｏ Ｃ的使用要求。该钎料含有 Ｍ 、Ｂ 易氧化元素 ，在钎料制备中容易氧 ｎ 、Ｐ
ｍｅｈ ｄ ｃ ｎ ｒｓ ｌ ｉ ｏ ｅ ｒｚｎ ｔ ｏ ｘ ｇ ｎ ｃ ｎｅ ｔｗ ｓｍａ ｅ ｔｏ ａ ｅ ｕｔ ｎ ｐ ｗｄ ｒｂａ ｉｇｗｉ ｌｗ ｏ ｙ ｅ ｏ ｔｎ ａ ｄ ． ｈ
Ｋｅ ｒ ｓ：ｃ ｐ ｅ — ａ ｅ ｌｙ；ｐ ｗｄｅ ｒ ｚｎ ｙ ｗｏ ｄ ｏ ｐ ｒｂ ｓ ｄ ａ ｏ ｌ ｏ ｒ ｂ ａ ｉ ｇ；ｐ ｅ ａ ａｉ ｎ ｒｐ ｒ ｔ ｏ
真 空机械 破碎 法制粉 时 间对 出粉 率、氧含量、铁含 量及 粉末 形状 的影响 ，考查 了粉 末钎 料 的填 隙性、钎 焊接 头
力学性 能。通过对粉 末成分、氧和 杂质 分析认为 ：真 空机械 破碎 法能 获得含 氧量较低的粉末钎料 。 关键词 ：铜基合金 ；粉 末钎料 ；制备
中 图分 类 号 ：Ｔ １６ １ １ Ｇ ４ ． 文 献标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ０ ７ ０ ９－ ４ ９一（０ ７ ０ ２０ ）５—００ ０ ０ １— ４
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ Ｐｒ ｐ ｒｉｓ ｏ ｐ ｅ － ａ ｅ ａ ｅ Ｐ ｗｄ ｒ ｔ ｄ ｎ Ｐ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｔ ｆＣｏ ｐ ｒ ｂ ｓ ｄ Ｂｒ ｚ ｏ ｅ ｏ ｅ
ＣＨＥ ｎ — ｕ ｎ，ＸＵ Ｋ ｎ， Ｌ Ｎ Ｄｅ ｇ ｑ ａ ｕ ＵＯ — ｉｇ，ＧＵＯ Ｇｅ — ｈ ｎ Ｘｉ ｎ ｍ ｎ ｓ ｅ ｇ，Ｌ ｅ ｇ ａ ｇ ｌ Ｚ —ｕ ｎ Ｕ
化 。本文对 比研究 了惰性气 体保 护气雾化 法和 真空机械破 碎法 制备粉末 钎 料技术 工艺 。制 备 出低 氧含 量 的 （ 氧含 量 ＜ ． ｔ ） 的粉末钎 料 。同时研究 了不锈 钢钎焊 接头 的力 学性 能和钎料填 隙性 。 ０１ ％ ｗ
ｎ ｙ ｉ ｆｔ ｏ ｅ ｏ ｏ ｉｉｎ，ｏ ｙ ｅ ｎ ｍｐ ｒｔｅ ，ａ ｃ ｎ ｌ ｓｏ ｈ ｔｖ ｃ ｏ ｓｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌｃ ｓ ｉ ｇ ｌ ａ ｓｓ ｏ ｈｅ ｐ ｗｄ ｒｃ ｍｐ ｓｔｏ ｘ ｇ ｎ ａ ｄ ｉ ｕ ｉｉ ｓ ｏ ｃｕ ｉ ｎ ｔ ａ ａ ｕ ｕ ｃ ａ ｉａ ｒ ｈ ｎ ｕ