[发明专利]一种铜/铝合金钎焊用钎料及其制备方法

说明书

一种铜/铝合金钎焊用钎料及其制备方法，由基料和添加成分制成，按照重量百分数，所述基料由80.5‑82%的Zn、10‑12%的Al、4‑6%的Cu和2‑4%的Sn组成，所述添加成分为0.5‑1.5%的Sb元素。本发明所得产物，其润湿性和力学性能均较现有的普通钎料优良，钎料熔点有所降低，经过钎焊试验获得良好的铜/铝合金钎焊接头，可以解决铝合金与铜之间钎焊性差的问题。

技术领域

本发明涉及到异种钎焊材料-中高温钎料技术领域，具体的说是一种铜/铝合金钎焊用钎料及其制备方法。

背景技术

铜和铝在电传输、热量交换及日用品等领域广泛应用，然而，随着铜资源短缺和成本相对较高，促使科技工作者开始采用“以铝代铜” 技术来降低生产成本。这是因为铝的成本和密度仅为铜的l/3，铝制构件材料成本是铜制构件的1/9，且具有优良的导电、导热、耐蚀和加工性能，在不考虑力学、电热性能条件下，很多原来使用铜的场合铝也能满足使用性能需要，因此很多行业试行“以铝代铜”的技术来降低生产成本，缓解铜资源紧张状况。

然而由于铝的导电、导热性毕竟还劣于铜，在许多结构中铝质构件仍不能全面替代铜质构件，因而“以铝代铜”技术也带来铝/铜连接的问题。

对铝/铜连接而言，钎焊方法成本低、适合连接熔点差异大的异种材料、可在线生产，且在严格控制钎料成分和钎焊工艺的前提下，可能获得性能优良的接头，是较有发展前景的铝/铜连接技术。然而铝/铜钎焊技术仍不成熟，特别是两者钎焊钎料的开发仍是铝/铜连接技术的关键。

以往铝/铜钎焊用的Zn-Al钎料，多用于高温焊接工艺、高温工作下的元器件焊接等，其熔点偏高，特别是和铝合金母材熔点相差不大，加工性差，应力松弛能力较差，且容易氧化而导致润湿性不佳。因此铝合金/铜钎焊用Zn-Al系钎料，仍有待从多方面进一步改善。开发研制熔点更偏低、润湿性良好、钎料自身强度塑韧性能更好的Zn-Al基钎料已迫在眉睫，这对钎焊铝合金/铜金属结构，加快“以铝代铜”技术的发展，具有十分重要的现实意义。

发明内容

为解决现有铝/铜钎焊用的Zn-Al钎料存在的熔点高、润湿性、塑韧性差的问题，本发明提供了一种铜/铝合金钎焊用钎料及其制备方法，该钎焊用钎料具有更好的润湿性和力学性能，而且熔点也有所降低，可以很好的解决铜与铝合金之间钎焊性差的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铜/铝合金钎焊用钎料，由基料和添加成分制成，按照重量百分数，所述基料由80.5-82%的Zn、10-12%的Al、4-6%的Cu和2-4%的Sn组成，所述添加成分为0.5-1.5%的Sb元素。

优选的，按照重量百分数，所述钎料由80.5%的Zn、10%的Al、5%的Cu、3%的Sn和1.5%的Sb组成。

上述铜/铝合金钎焊用钎料的制备方法，包括以下步骤：

1）按照所述的比例分别称取各物料，然后将Zn和Al混合后在其表面覆盖一层助剂，该助剂为NaCl、KCl和碎玻璃渣按照重量比为1：1：2-3的比例混合而成；

2）将覆盖有助剂的Zn和Al混合物加热至450℃，待Zn和Al完全熔化后，继续升温至700℃向其中加入称量好的其余物料并搅拌均匀，而后继续升温至800℃，待物料完全融化后，继续保温15min，自然冷却后即得到产品。

本发明是通过以下方法来探究并确定本发明最优的技术方案：

本发明先确定制备Zn-10Al-zCu基料，从中选出性能优良的Zn-10Al-5Cu基料，再配制并制备一种Zn-10Al-5Cu-xSn钎料，在保证其润湿性、塑韧性基础上兼顾降低熔点，选出性能良好的Zn-10Al-5Cu-3Sn，确定了Sn的添加量为3%，为改善强度，进一步添加Sb元素制备Zn-10Al-5Cu -3Sn-ySb钎料，以进一步提高钎料的力学性能。

具体工艺操作如下：