一種銀釬焊料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于合金焊料領(lǐng)域，提供了一種適用于電真空器件的銀釬焊料及其制備方法。該銀釬焊料的化學(xué)成分包括銀、銅及磷。本發(fā)明銀釬焊料，通過(guò)在銀銅合金中加入磷，磷能夠和銅重新形成共晶，使銀銅釬焊料的熔點(diǎn)相對(duì)下降，消除銀含量降低所產(chǎn)生的熔點(diǎn)上升的影響，同時(shí)在該銀釬焊料中磷含量較少，對(duì)銀釬焊料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能不會(huì)產(chǎn)生影響；通過(guò)減少銀用量，使得銀釬焊料的成本大大降低，但是卻保存了共晶銀銅的全部?jī)?yōu)良性能。本發(fā)明銀銅焊料制備方法操作簡(jiǎn)單，成本低廉，生產(chǎn)效益高，非常適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種銀釬焊料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于合金焊料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種適用于電真空器件的銀釬焊料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在電真空器件的如磁控管、行波管等各種組件的焊接中，大部分使用共晶銀銅作為焊料。共晶銀銅(AgCu28)焊料具有低電阻率、優(yōu)異的導(dǎo)熱性能與真空密封性能，應(yīng)用于生產(chǎn)磁控管、行波管、大功率發(fā)射管、X射線管等電電真空器件中的陽(yáng)極、天線、葉片以及排氣管等組件的釬焊料，能夠產(chǎn)生優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、加工性能。使用上述共晶銀銅的電電真空器件的工作性能穩(wěn)定。但是，白銀屬于貴金屬，共晶銀銅焊料中銀用量很大，高達(dá)72%，而且，近年來(lái)工業(yè)白銀價(jià)格持續(xù)上升，導(dǎo)致生產(chǎn)成本不斷增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種銀釬焊料，解決現(xiàn)有技術(shù)中共晶銀銅作為電真空器件焊料所存在的高成本問(wèn)題；以及該銀釬焊料的制備方法。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，
[0005]一種銀釬焊料，包括如下重量百分含量的化學(xué)成分:
[0006]銀23 ?60%
[0007]銅38 ?75%
[0008]磷0.01 ?2%。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步提供上述銀釬焊料的制備方法，包括如下步驟:
[0010]真空條件下，將銀錠和銅錠熔化，得到銀銅熔融液；
[0011]真空條件下，向該銀銅熔融液中加入磷化銅，冷卻得到金屬合金，其中銀的重量百分含量為23?60%,銅的重量百分含量為38?75%,磷的重量百分含量為0.01?2% ；
[0012]將該金屬合金沖制形成銀釬焊料。
[0013]本發(fā)明銀釬焊料，通過(guò)在銀銅合金中加入磷，磷能夠和銅重新形成共晶，使銀釬焊料的熔點(diǎn)相對(duì)下降，消除銀含量降低所產(chǎn)生的熔點(diǎn)上升的影響，同時(shí)在該銀釬焊料中磷含量較少，對(duì)銀釬焊料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能不會(huì)產(chǎn)生影響，通過(guò)減少銀用量，使得銀釬焊料的成本大大降低，但是卻保存了共晶銀銅的全部?jī)?yōu)良性能。本發(fā)明銀銅焊料制備方法操作簡(jiǎn)單，成本低廉，生產(chǎn)效益高，非常適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1-3的銀釬焊料的熔點(diǎn)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]目前在電真空器件的釬焊中，大部分使用共晶銀銅作為釬焊料。共晶銀銅具有諸多優(yōu)良的性能，但是共晶銀銅中銀含量較高，而且工業(yè)白銀價(jià)格不斷上升，導(dǎo)致共晶銀銅的生產(chǎn)成本不斷增加。因此，本發(fā)明實(shí)施例的銀釬焊料以共晶銀銅為基礎(chǔ)，通過(guò)降低銀的用量，以節(jié)約成本。但是，一般情況下共晶銀銅的熔點(diǎn)為780V，銀含量的下降會(huì)使合金的熔點(diǎn)上升，熔點(diǎn)超過(guò)800°C，這首先不利于操作，而且會(huì)造成電真空器件的損壞。本發(fā)明實(shí)施例的銀釬焊料通過(guò)在降低銀含量的同時(shí)，向合金中引入磷，通過(guò)磷與銅重新形成共晶合金，從而實(shí)現(xiàn)銀釬焊料的熔點(diǎn)下降。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例提供一種銀釬焊料，包括如下重量百分含量的化學(xué)成分:
[0018]銀23 ?60%
[0019]銅38 ?75%
[0020]磷0.01 ?2%。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例各重量百分含量為各化學(xué)成分占銀釬焊料的重量百分含量。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例銀釬焊料，絕大部分的成分為銀、銅及磷，焊料中所含有的雜的重量百分含量小于0.01%。該雜質(zhì)主要由錳、鎳、鐵組成。在銀釬焊料中，銀的重量百分含量為23?60%，優(yōu)選為25?50%。與一般共晶銀銅相比，本發(fā)明實(shí)施例銀釬焊料中銀含量下降30%以上，實(shí)現(xiàn)銀釬焊料的成本大大降低。
[0023]在銀釬焊料中，銅的重量百分含量為38?75%，優(yōu)選為48?75%三種元素的配比主要是為了調(diào)節(jié)焊料的熔點(diǎn)到820°C左右。
[0024]該磷在銀釬焊料中的重量百分含量為0.01?2%，優(yōu)選為0.1?1.8%。通過(guò)在銀銅合金中引入磷，磷元素會(huì)和銅重新形成共晶合金，這種重新形成的共晶合金的熔點(diǎn)會(huì)下降。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在上述銀和銅的用量范圍內(nèi)，引入上述優(yōu)選的含量的磷，會(huì)使銀釬焊料的熔點(diǎn)下降至780°C左右，和現(xiàn)有的共晶銀銅熔點(diǎn)一致，無(wú)需調(diào)整釬焊溫度，就可以滿足生產(chǎn)要求。本發(fā)明實(shí)施例銀釬焊料中，磷含量小于2%，含量甚微，磷元素的增加不會(huì)對(duì)銀釬焊料的其他性能造成影響，從而能夠保持共晶銀銅的其他優(yōu)良性能。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例的銀釬焊料，保持了一般共晶銀銅的性能，而且相對(duì)于一般的共晶銀銅，成本低廉，具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步提供上述銀釬焊料的制備方法，包括如下步驟:
[0027]步驟S01，真空熔融處理
[0028]真空條件下，將銀錠和銅錠熔化，得到銀銅熔融液；
[0029]步驟S02，制備含磷銀銅合金:
[0030]真空條件下，向該銀銅熔融液中加入磷化銅，冷卻得到金屬合金，其中銀的重量百分含量為23?60%,銅的重量百分含量為38?75%,磷的重量百分含量為0.01?2% ；
[0031]步驟S03，制備銀釬焊料:
[0032]將該金屬合金沖制形成銀釬焊料。
[0033]步驟SOl中，該銀錠的純度在99.9%以上，該銀錠在所制備的銀釬焊料中重量百分含量的23?60%，優(yōu)選為20-50%。該銅錠的純度在99.9%以上，該銅錠在所制備的銀釬焊料中重量百分含量的38?73%，優(yōu)選為48?73%。將該銀錠及銅錠置于真空熔化爐中，將溫度調(diào)整至780?850°C，使銀錠及銅錠熔化，形成銀銅熔融液。
[0034]步驟S02中，將磷化銅加入至步驟SOl真空熔化爐的銀銅熔融液中，將溫度調(diào)整至780?850°C，使磷化銅熔化于該銀銅熔融液中，攪拌，使體系混合均勻。該磷化銅的加入量為使磷元素的重量占最后所制備得到的銀釬焊料總重量的0.01?2%，優(yōu)選為0.1?1.8%。然后冷卻，得到金屬合金。
[0035]步驟S03中，將步驟S02得到的金屬合金進(jìn)行冷軋、拉拔、沖壓等處理進(jìn)一步形成電真空器件部件焊接所需要的尺寸，得到銀釬焊料。
[0036]步驟SO1、S02及S03中，加入的銀錠、銅錠及磷化銅的具體量，按照本發(fā)明實(shí)施例銀釬焊料的成本比例確定。
[0037]本發(fā)明實(shí)施例銀釬焊料制備方法，操作簡(jiǎn)單，成本低廉，非常適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0038]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述銀釬焊料制備方法進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0039]實(shí)施例1
[0040]1、將重量百分比為25%的工業(yè)白銀錠與無(wú)氧銅錠置入真空熔煉爐，通電將溫度調(diào)整至780°C，使銀錠與銅錠熔化、攪拌得到銀銅熔融液；
[0041]2、向真空熔煉爐的該銀銅熔融液中加入磷化銅，使磷占銀釬焊料的重量百分比為
0.02%，繼續(xù)通電將溫度調(diào)整至780°C，攪拌、冷卻，得到雜質(zhì)含量總和低于0.01%的合金錠，該無(wú)氧銅錠的量由工業(yè)白銀錠和磷化銅的量確定，使銀釬焊料的總量為100% ；
[0042]3、將步驟(2)得到的合金錠冷軋、拉撥、沖壓，并進(jìn)一步定型成為電真空器件部件焊接所需的尺寸，得到銀釬焊料。
[0043]實(shí)施例2
[0044]1、將重量百分比為45%的工業(yè)白銀錠與無(wú)氧銅錠置入真空熔煉爐，通電將溫度調(diào)整至810°C，使銀錠與銅錠熔化、攪拌得到銀銅熔融液；
[0045]2、向真空熔煉爐的該銀銅熔融液中加入磷化銅，使磷占銀釬焊料的重量百分比為
0.5%，繼續(xù)通電將溫度調(diào)整至810°C，攪拌、冷卻，得到雜質(zhì)含量總和低于0.01%的合金錠，該無(wú)氧銅錠的量由工業(yè)白銀錠和磷化銅的量確定，使銀釬焊料的總量為100% ；
[0046]3、將步驟(2)得到的合金錠冷軋、拉撥、沖壓，并進(jìn)一步定型成為電真空器件部件焊接所需的尺寸，得到銀釬焊料。
[0047]實(shí)施例3
[0048]1、將重量百分比為60%的工業(yè)白銀錠與無(wú)氧銅錠置入真空熔煉爐，通電將溫度調(diào)整至850°C，使銀錠與銅錠熔化、攪拌得到銀銅熔融液；
[0049]2、向真空熔煉爐的該銀銅熔融液中加入磷化銅，使磷占銀釬焊料的重量百分比為
1.8%，，繼續(xù)通電將溫度調(diào)整至850°C，攪拌、冷卻，得到雜質(zhì)含量總和低于0.01%的合金錠，該無(wú)氧銅錠的量由工業(yè)白銀錠和磷化銅的量確定，使銀釬焊料的總量為100% ；
[0050]3、將步驟(2)得到的合金錠冷軋、拉撥、沖壓，并進(jìn)一步定型成為電真空器件部件焊接所需的尺寸，得到銀釬焊料。
[0051]請(qǐng)參閱圖1，圖1顯示本發(fā)明實(shí)施例1-3的銀釬焊料的熔點(diǎn)曲線圖，橫坐標(biāo)為溫度，縱坐標(biāo)為差示掃描量熱法測(cè)量的功率差。
[0052][I]表示實(shí)施例1的銀釬焊料的熔點(diǎn)曲線，其峰值綜合分析如下:
[0053]面積:120.7J/g[0054]峰值:789.8 °C
[0055]起始點(diǎn):774.00C
[0056]終止點(diǎn):799.90C
[0057]寬度:18.8°C(37%)
[0058]高度:2.46mff/mg ；
[0059][2]表示實(shí)施例2的銀釬焊料的熔點(diǎn)曲線，其峰值綜合分析如下:
[0060]面積:157.3J/g
[0061]峰值:796.5 °C
[0062]起始點(diǎn):773.8 0C
[0063]寬度:24.9°C(37%)
[0064]高度:2.567mff/mg ；
[0065][3]表示實(shí)施例3的銀釬焊料的熔點(diǎn)曲線，其峰值綜合分析如下:
[0066]面積:147J/g
[0067]峰值:790.8 0C
[0068]起始點(diǎn):774.3 0C
[0069]終止點(diǎn):803.50C
[0070]寬度:24.2°C(37%)
[0071]高度:2.204mW/mg。從圖1中可以看出，實(shí)施例1_3的銀釬焊料的熔點(diǎn)均在780°C附近。
[0072]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種銀釬焊料，包括如下重量百分含量的化學(xué)成分:銀23?60%銅38?75% 磷0.01 ?2%。
2.如權(quán)利要求1所述的銀釬焊料，其特征在于，所述磷的重量百分含量為0.1?1.8%。
3.如權(quán)利要求1所述的銀釬焊料，其特征在于，所述銀的重量百分含量為25?50%。
4.如權(quán)利要求1所述的銀釬焊料，其特征在于，所述銅的重量百分含量為48?75%。
5.如權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的銀釬焊料制備方法，包括如下步驟: 真空條件下，將銀錠和銅錠熔化，得到銀銅熔融液； 真空條件下，向所述銀銅熔融液中加入磷化銅，冷卻得到金屬合金，其中銀的重量百分含量為23?60%，銅的重量百分含量為38?75%，磷的重量百分含量為0.01?2% ； 將所述金屬合金沖制形成銀釬焊料。
6.如權(quán)利要求5所述的銀釬焊料制備方法，其特征在于，所述磷化銅的用量為使磷占所述銀釬焊料總重量的0.1?1.8%。
7.如權(quán)利要求5所述的銀釬焊料制備方法，其特征在于，所述銀釬焊料中銀的重量百分含量為25?50%。
8.如權(quán)利要求5所述的銀釬焊料制備方法，其特征在于，所述銀釬焊料中銅的重量百分含量為48?75%。
9.如權(quán)利要求6所述的銀釬焊料制備方法，其特征在于，所述加入磷化銅的過(guò)程中，攪拌時(shí)溫度為780?850°C。
【文檔編號(hào)】B23K35/30GK103567658SQ201210281681
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月9日
【發(fā)明者】葛春橋, 胡再興, 吳楚, 王賢友 申請(qǐng)人:廣東威特真空電子制造有限公司