[发明专利]一种铜板与铝板搭接钎焊用带状钎料及其制备方法

说明书

本发明属于焊接材料领域，涉及一种铜板与铝板搭接钎焊用带状钎料及其制备方法。带状钎料包括钎料本体、涂层Ⅰ和涂层Ⅱ，钎料本体的化学成分为：纳米氧化锌3.2％‑4.5％，硒6.8％‑8.2％，铝2.6％‑4.2％，余量为锌，涂层Ⅰ由90％‑92％表面改性的纳米铜和余量的聚乙烯醇组成，涂层Ⅱ由90％‑92％表面改性的纳米铝和余量的聚乙烯醇组成，聚乙烯醇的分子量为8000‑12000。本发明钎料的熔点为330℃±10℃，钎料的润湿性好，纳米氧化锌、纳米铜涂层及纳米铝涂层的存在，有效提高了铜板与铝板钎焊接头的剪切强度，达到了121MPa以上。本发明是铜板与铝板搭接钎焊用带状钎料方面的创新。

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种铜板与铝板搭接钎焊用带状钎料及其制备方法。

背景技术

铜是优良的导电、导热材料，具有良好的压延性能，广泛应用于电力传输、热量交换、电子产品、制冷设备等领域。但铜是稀缺金属，属于战略资源，近年来铜价一直居高不下，限制了铜的应用，铜的资源性短缺及由此造成的铜价上涨促使科技工作者开始致力于寻找铜的替代品。铝具有优良的导电导热性、耐蚀性及良好的加工性能，是用来代替铜的最佳材料。由于铜和铝在某些性能方面的差异，使得许多结构中铜不能被铝完全代替，因此在铜构件和铝构件间就产生了铜铝异种金属的连接问题，带动了铜铝连接问题研究的发展。

钎焊工艺生产效率高、适应性好，是实现铜铝连接最具前景的技术，选择优良的钎料是实现铜铝连接的必由之路。锌铝钎料铺展性强、填缝性好、接头强度较高，比锌锡钎料的耐蚀性及耐高温性好，比铝硅钎料的熔点低，并且避免了锌镉钎料中镉对环境的危害，是用来钎焊铜铝的最佳选择。

中国专利CN103317253B(申请日期为2013年6月3日)公开了一种铝/铜钎焊用Zn-Al-Cu基钎料及其制备方法，具有较高的剪切强度和较好的耐蚀性，但使用了5％-16％的铝，得到的钎料熔点为370℃-410℃，温度较高，不能完全满足铜铝钎焊的应用，而且过多的铝含量及铜含量造成钎焊时形成Cu₃Al₂和CuAl₂金属间化合物，减弱了钎焊接头的剪切强度，其发明内容及实施例均未给出剪切强度的实验数据。

饶卫红和周瑞敏研究了纳米铜和纳米镍粒径的控制及粒径与熔点的关系，得到了由于小尺寸效应造成纳米铜的熔点随粒径的减小而下降的结论(上海大学硕士学位论文，2006年6月)。同样由于小尺寸效应，纳米铝的熔点也符合上述规律。

目前本领域的技术问题是：钎料的熔化温度较高，造成钎焊时其润湿性差，钎焊工艺性不好；铜铝连接接头的剪切强度低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种铜板与铝板搭接钎焊用带状钎料，可解决如下技术问题：①如何降低钎料的熔化温度提高其润湿性，进而提高其钎焊工艺性；②如何增大钎缝与铜板、铝板的结合强度，从而有效提高铜铝搭接钎焊接头的剪切强度。

本发明的目的之二在于提供一种铜板与铝板搭接钎焊用带状钎料的制备方法。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种铜板与铝板搭接钎焊用带状钎料，包括钎料本体、涂层Ⅰ和涂层Ⅱ，钎料本体是截面为矩形的条带，钎料本体上表面设有与铜板接触的涂层Ⅰ，钎料本体1下表面设有与铝板接触的涂层Ⅱ。

所述钎料本体的化学成分按质量百分比计为：纳米氧化锌3.2％-4.5％，硒6.8％-8.2％，铝2.6％-4.2％，余量为锌；所述涂层Ⅰ由表面改性的纳米铜和聚乙烯醇组成；所述涂层Ⅱ由表面改性的纳米铝和聚乙烯醇组成。

进一步的，所述聚乙烯醇的分子量为8000-12000。

进一步的，所述涂层Ⅰ中表面改性的纳米铜的质量百分比为90％-92％，余量为聚乙烯醇；所述涂层Ⅱ中表面改性的纳米铝的质量百分比为90％-92％，余量为聚乙烯醇。