[发明专利]一种铜合金复合材料焊材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铜合金复合材料焊材及其制备方法，焊材由混合均匀10～20%钎剂粉和80～90%铜合金粉组成，其中钎剂由90～95%氟酸盐、5～10%硼酸酐组成，将钎剂与铜合金粉加压压制、高温烧结加工成铜合金复合材料焊材。所制备的复合材料焊材使得铜合金焊接接头力学性能优良，实现铜合金的高质量连接。

技术领域

本发明涉及焊接材料及其制备方法，特别是复合焊接材料及其制备方法。

背景技术

铜合金凭借其导电性、导热性极佳，抗蚀、抗磁能力强，具有良好的耐磨性、加工塑性以及高的疲劳极限，而广泛应用于电力电子、能源工业、交通运输以及机械冶金等行业。然而，当铜合金进行钎焊连接时，温度加热到300℃以上开始形成氧化膜阻碍铜合金的钎焊连接。此外，由于钎料与铜合金间的热胀系数不匹配，导致接头中产生较大的残余应力，降低接头强度。

针对钎焊过程中形成的氧化膜，学者在进行火焰钎焊时加入助焊剂，但助焊剂的添加量和添加时间难以控制。接下来又有学者制作含有助焊剂的药芯，然而药芯焊丝的缝隙易吸潮且芯部助焊剂和外部金属成分不均。针对以上存在的缺陷，一体化钎剂/合金复合材料焊丝的研究备受关注，一体化钎剂/合金复合材料焊丝的材料利用率高，减少废料处理，且焊料流动性增强，成分均匀化，能够实现自动化焊接。

目前，学者们针对一体化钎剂/合金复合材料焊丝的研究发现：含氟化物钎剂粉的铝合金复合材料焊丝的润湿性比普通焊丝的润湿性差，而填缝能力明显优于含氯化物钎剂粉的自钎剂铝合金复合材料焊丝。含氟化物钎剂粉的复合材料焊丝所形成接头的微观组织、力学性能及接头抗腐蚀性均优于含氯化物钎剂粉的复合材料焊丝。此外，有学者为解决合金在钎焊过程中的氧化问题，向焊料中引入硼元素研究发现，硼易于与一些金属氧化物发生还原反应，从而起到还原剂的作用。也有学者向焊料中分别引入多种氟化物且分析氟化物抗氧化性强弱程度，研究结果表明氟化物抗氧化性强度为：KF＞K₃AlF₆/KAlF₄＞AlF₃。

专利201010288311.4公开了一种新型含钎剂铝合金焊丝及制备方法，焊前不用添加焊剂，焊后无需清理。

现有技术存在着如何选择合适的氟化物、硼化物及比例，才能很好实现焊接复合材料所形成的接头有好的力学性能及抗腐蚀性这个技术难题。

发明内容

本发明的发明人经过刻苦研究发现选择如下组分及比例的含硼化物、含氟酸盐的钎剂能够完成本发明。

一种铜合金复合材料焊材组成如下：（以下含量如无特别指定为重量百分比）

铜合金 80~90%

钎剂 10~20%

所述钎剂由以下重量百分比的氟酸盐、硼酸酐组成：

氟酸盐 90~95%

硼酸酐 5～10%

所述铜合金为为黄铜，青铜，铜，优选黄铜。所述氟酸盐必要组分为KF、AlF₃，选择组分为 K₃AlF₆或KAlF₄，优选KF、AlF₃或K₃AlF₆，进一步优选KF和AlF_3，氟酸盐中各成分等比例。

由于钎料与空气中的氧气易发生化学反应形成一层氧化膜，钎剂与氧化膜反应使其发生分解或破碎，从而对钎料起到氧化的作用，焊接面不能形成稳定的合金体，降低焊接面的力学性能，本发明所述钎剂中氟酸盐、硼酸干都有优异的抗氧化作用，能够在高温下抗氧化，提高焊接面的力学性能。

一种铜合金复合材料焊材的制备方法，特征在于包括以下步骤：

1、将配制好的铜合金处理成铜合金粉，再混合钎剂;