[发明专利]一种低温钎焊材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温钎焊材料，属于焊接领域。

背景技术

界面连接是航天器领域中传热、导电等结构中极其重要的环节，也是当前热控系统大功率、高热流密度散热的薄弱环节。当前界面散热制备还是采用导热胶来进行连接，存在着寿命短、可靠性差、导热效果差等问题，严重影响了大功率、(超)高热流密度的散热要求。国内外在界面强化传热技术方面开展了大量的研究，如采用导热硅脂、导热硅橡胶以及铟箔等软金属材料作为强化界面传热的材料，但都只能应用于小热流密度的传热技术中，界面金属键连接相比于其他连接方式能够大幅度提高界面传热能力，并且能适应长寿命安全运行的需求。

专利201410009293.x发明了一种用于界面强化传热的铝合金界面低温扩散连接用材料，能够实现铝合金的低温连接，但是该专利中涉及的界面低温扩散连接用材料中含有Ga元素，Ga元素与铝合金之间反应剧烈，一旦Ga接触到铝合金材料，将迅速沿着铝合金晶界扩散，对铝合金本体产生腐蚀，对结构安全可靠性不利，影响连接强度和结构寿命。其他关于大功率高热流密度散热方面的金属键连接未见报道。

发明内容

本发明的技术解决问题是：提供一种铝合金低温钎焊材料(钎焊温度80℃以下)，用以解决现有技术中键接传热能力不足以及键接不牢靠等问题。

本发明的技术解决方案是：一种低温钎焊材料，包括低熔点合金和高熔点金属粉末；其中，低熔点合金包括Sn、Bi、Pb、In和Zn，质量含量为65～80％；高熔点金属粉末是银粉或银粉与铜粉的混合物，粉末直径小于25μm，质量含量为20～35％；所述高熔点金属粉末均匀分散于所述低熔点合金中。

所述低熔点合金的质量含量为75～78％。

所述低熔点合金中Sn的质量含量10～30％；Bi的质量含量为25～45％；Pb的质量含量为15～25％；In的质量含量为15～25％；Zn的质量含量为5～10％。

所述低熔点合金中Sn的质量含量15～20％；Bi的质量含量为40％；Pb的质量含量为18～20％；In的质量含量为15～20％；Zn的质量含量为5～7％。

所述高熔点银粉与铜粉的混合物中银粉与铜粉的质量比为1:1～3:2。

所述钎料的钎焊温度小于80℃。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明结合了In和Bi的低熔点特性与Sn、Pb和Zn良好的焊接性能，通过均匀混合粒径小于25μm银粉或银粉与铜粉，制备出性能良好的低温钎焊材料，能够在80℃以下完成铝合金的低温钎焊，且焊接牢靠，使用寿命长。

(2)本发明通过控制低熔点合金的质量百分比和金属粉末的质量百分比，可获得界面连接强度较高的金属键接，达到22MPa以上，满足使用要求，同时，克服了现有技术中存在的导热效果差的问题，极大地提高了界面传热能力，在航天器传热、导电领域有着广泛的用途。

(3)本发明通过控制低熔点合金与高熔点金属的比例，可有效提高钎焊强度，当低熔点合金的质量含量为75-78％时，钎焊强度可24MPa左右，满足使用要求。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的实施进行说明。

实施例1

钎焊材料配比(均为质量分数)：低熔点合金所占比例为80％，其中，低熔点合金中Sn为10％，Bi为45％，Pb为20％，In为20％，Zn为5％；高熔点金属粉末银粉所占比例20％。

制备过程：按配比称重Sn、Bi、Pb、In、Zn，熔炼为低熔点合金，称取8g低熔点合金和2g银粉，所用银粉的粒径小于25μm，在70℃将低熔点合金熔化，然后加入银粉，混合均匀呈膏状。将调制好的膏状材料抹在表面已经过镀铜的6061铝合金表面上，进行低温钎焊。

钎焊及结果：钎焊温度80℃，并对钎焊材料施加2MPa压力，经扩散处理72h后成功实现了6061铝合金的低温钎焊界面连接，界面连接剪切强度为22MPa。

实施例2

钎焊材料配比(均为质量分数)：低熔点合金所占比例为78％，其中，低熔点合金中Sn为15％，Bi为40％，Pb为18％，In为20％，Zn为7％；高熔点金属粉末银粉所占比例22％。

制备过程：按配比称重Sn、Bi、Pb、In、Zn，熔炼为低熔点合金，按比例称重7.8g低熔点合金和2.2g银粉，银粉的粒径小于25μm。在78℃将低熔点合金熔化，然后加入银粉，混合均匀呈膏状。将调制好的膏状材料抹在表面已经过镀银的6061铝合金表面上，进行低温钎焊。