一种带状银铜钛活性钎料及其制备方法与流程

1.本发明涉及钎料技术领域，尤其涉及一种带状银铜钛活性钎料及其制备方法。


背景技术：

2.陶瓷材料普遍存在塑韧性差、加工困难、难以制作大而复杂的结构的问题，导致其实际应用受到很大限制；金属材料具有良好的强韧性，将陶瓷材料与金属材料结合起来，才能满足现代工程的需要。
3.陶瓷与金属的连接方法有多种，其中钎焊法具有接头可靠、重复性好、生产效率高等优点，成为陶瓷与金属连接最常用的方法。钎焊法包括间接钎焊法和直接钎焊法。直接钎焊法是用活性钎料直接连接陶瓷与金属，具有适用性广、技术简单、连接强度高、重复性好、生产成本相对较低等优点，成为陶瓷与金属连接研究和应用的重点。带状银铜钛活性钎料具有：形状、尺寸易与接头配合，使用简单，且活性元素事先被氧化的可能性小，接头连接更加可靠的优点，因而常用于陶瓷与金属的连接。
4.银铜钛活性钎料一般通过冶金熔炼方法将钛元素添加入银铜合金液中制备钎料合金。钛元素含量越高，钎料的活性越大，但是钛与铜生成的脆性金属间化合物也会增多，会急速降低钎料合金的加工成形性能。一般钛含量在1-3wt％时，银铜钛活性钎料尚可通过轧制减薄方法加工成带状；钛含量＞3wt％时，银铜钛活性钎料变得很脆，只能通过制粉方法加工成粉状。


技术实现要素：

5.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种带状银铜钛活性钎料及其制备方法，本发明通过粉末冶金的方法将小粒径的纯钛粉与大粒径的银铜合金粉混合，并结合适宜的烧结条件，有效避免了ti元素与cu元素熔炼发生化学反应生成脆性金属间化合物，使得活性钎料具有良好的塑性变形能力，可制备含钛量为1-7wt％的高活性带状银铜钛钎料。
6.本发明提出了一种带状银铜钛活性钎料，钛含量为1-7wt％，单质钛弥散分布在银铜合金基体中。
7.优选地，钛含量为3-7wt％。
8.本发明还提出了上述带状银铜钛活性钎料的制备方法，包括如下步骤：将银铜合金粉和钛粉混匀，冷压成块坯，然后烧结块坯，接着冷轧减薄得到带状银铜钛活性钎料，其中，银铜合金粉和钛粉的粒径比值≥3。
9.本发明选用球形粉，并且选择银铜合金粉和钛粉的粒径比值≥3，经过模压成型获得块坯，较大粒径的银铜合金粉紧密排列形成密堆结构，较小粒径的钛粉分布于银铜合金粉密堆结构的间隙处，在烧结时，银铜合金粉的密堆结构形成整体，使得其具有良好的塑性变形能力，而间隙处的钛粉对形成整体的银铜合金的塑形变形能力影响较小，从而可以实现加工成高钛含量的带状银铜钛钎料。
10.当银铜合金粉和钛粉的粒径比值＜3时，比如为1.5、2、2.5等，钛粉粒径较大无法全部分布在银铜合金粉密堆结构的间隙处，钛粉与银铜合金粉一道形成密堆结构，会降低密堆结构的塑性变形能力，使得制备高钛含量的带状高活性银铜钛钎料变的困难。
11.本发明通过粉末冶金的方法将小粒径的纯钛粉与大粒径的银铜合金粉混合，并结合适宜的烧结条件，有效避免了ti元素与cu元素熔炼发生化学反应生成脆性金属间化合物，使得活性钎料具有良好的塑性变形能力，可制备含钛量为1-7wt％的高活性带状银铜钛钎料，且带状银铜钛钎料中的钛元素以单质钛形式弥散分布在银铜合金基体中。
12.不限定上述银铜合金粉的粒径，可以为50-200目(即75-300μm)等。
13.优选地，银铜合金粉、钛粉的球形度均≥0.8。
14.本发明筛选合适的银铜合金粉和钛粉的球形度，可以进一步避免钛粉对形成整体的银铜合金的塑形变形能力的影响。
15.优选地，银铜合金粉的氧含量≤200ppm。
16.优选地，钛粉的氧含量≤600ppm。
17.本发明将银铜合金粉和钛粉中的氧含量限定在合适范围，可以避免钛粉容易氧化降低钎料活性的问题。
18.不规定银铜合金粉中的银、铜含量，根据实际生产选择合适的含量，比如银含量可以为50％、60％、72％、85％等。
19.优选地，银铜合金粉的银含量为72％。
20.优选地，烧结方式为真空热压烧结。
21.优选地，烧结的真空度≤1
×
10-2
pa。
22.优选地，烧结温度为500-700℃。
23.优选地，烧结时间为0.5-3h。
24.优选地，烧结时的压力为1-6mpa。
25.本发明选用真空热压烧结对块坯进行烧结，并筛选合适的真空热压烧结条件，降低烧结温度，实现固相烧结，阻止ti元素与cu元素发生化学反应，降低脆性金属间化合物的生成，从而进一步提高银铜合金粉密堆结构的塑性变形能力；并且真空烧结可以进一步避免钛粉的氧化问题。
26.上述冷轧减薄时，是通过多次冷轧减薄和多次真空退火处理，最终制得带状银铜钛活性钎料；冷轧减薄和真空退火为本领域常规工艺。
27.有益效果：
28.1.本发明选用球形粉，并且选择银铜合金粉和钛粉的粒径比值≥3，经过模压成型获得块坯，较大粒径的银铜合金粉紧密排列形成密堆结构，较小粒径的钛粉分布于银铜合金粉密堆结构的间隙处，在烧结时，银铜合金粉的密堆结构形成整体，使得其具有良好的塑性变形能力，而间隙处的钛粉对形成整体的银铜合金的塑形变形能力影响较小，从而可以实现加工成高钛含量的带状银铜钛钎料。
29.2.本发明选用真空热压烧结对块坯进行烧结，并筛选合适的真空热压烧结条件，降低烧结结温度，实现固相烧结，阻止ti元素与cu元素发生化学反应，降低脆性金属间化合物的生成，从而进一步提高银铜合金粉密堆结构的塑性变形能力；并且真空烧结可以进一步避免钛粉的氧化问题。
30.3.本发明筛选合适的银铜合金粉粒径、银铜合金粉和钛粉的球形度，可以进一步避免钛粉对形成整体的银铜合金的塑形变形能力的影响；本发明将银铜合金粉和钛粉中的氧含量限定在合适范围，可以避免钛粉容易氧化降低钎料活性的问题。
31.4.本发明通过粉末冶金的方法将小粒径的纯钛粉与大粒径的银铜合金粉混合，并结合适宜的烧结条件，有效避免了ti元素与cu元素熔炼发生化学反应生成脆性金属间化合物，使得活性钎料具有良好的塑性变形能力，可制备含钛量为1-7wt％的高活性带状银铜钛钎料，且带状银铜钛钎料中的钛元素以单质钛形式弥散分布在银铜合金基体中。
具体实施方式
32.下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
33.实施例1
34.一种带状银铜钛活性钎料的制备方法，包括如下步骤：
35.取银含量为72wt％，余量为铜的银铜合金粉，其粒径为50-200目(即粒径为75-300μm)，球形度≥0.8，氧含量≤200ppm；
36.取粒径为-500目(即粒径≤25μm)、球形度≥0.8、氧含量≤600ppm的纯钛粉；
37.将上述银铜合金粉96份、纯钛粉4份混合均匀，装入模具中，在300mpa压力下预压成尺寸为20
×
100
×
200mm的块坯；
38.然后将块坯放入热压模具中，调节真空度≤1
×
10-2
pa、温度为500℃、压力为4mpa进行真空热压烧结1h，冷却；然后用二辊和四辊轧机进行多道次的冷轧减薄和真空退火处理得到厚度为0.1mm的带材，最后裁剪制得厚度为0.1mm、宽度为80mm带状银铜钛活性钎料，其重量百分比为：ag 69％、cu 27％、ti 4％。
39.实施例2
40.一种带状银铜钛活性钎料的制备方法，包括如下步骤：
41.取银含量为60wt％，余量为铜的银铜合金粉，其粒径为30-50目(即粒径为300-550μm)，球形度≥0.8，氧含量≤200ppm；
42.取粒径-1000目(即粒径≤13μm)、球形度≥0.8、氧含量≤600ppm的纯钛粉；
43.将上述银铜合金粉99份、纯钛粉1份混合均匀，装入模具中，在400mpa压力下预压成尺寸为20
×
100
×
200mm的块坯；
44.然后将块坯放入热压模具中，调节真空度≤1
×
10-2
pa、温度为600℃、压力为6mpa进行真空热压烧结0.5h，冷却；然后用二辊和四辊轧机进行多道次的冷轧减薄和真空退火处理得到厚度为0.1mm的带材，最后裁剪制得厚度为0.1mm、宽度为80mm带状银铜钛活性钎料，其重量百分比为：ag 59.4％、cu 39.6％、ti 1％。
45.实施例3
46.一种带状银铜钛活性钎料的制备方法，包括如下步骤：
47.取银含量为50wt％，余量为铜的银铜合金粉，50-200目(即粒径为75-300μm)，球形度≥0.8，氧含量≤200ppm；
48.取粒径-500目(即粒径≤25μm)、球形度≥0.8、氧含量≤600ppm的纯钛粉；
49.将上述银铜合金粉93份、纯钛粉7份混合均匀，装入模具中，在350mpa压力下预压成尺寸为20
×
100
×
200mm的块坯；
50.然后将块坯放入热压模具中，调节真空度≤1
×
10-2
pa、温度为700℃、压力为2mpa进行真空热压烧结3h，冷却；然后用二辊和四辊轧机进行多道次的冷轧减薄和真空退火处理得到厚度为0.1mm的带材，最后裁剪制得厚度为0.1mm、宽度为80mm带状银铜钛活性钎料，其重量百分比为：ag 46.5％、cu 46.5％、ti 7％。
51.实施例4
52.一种带状银铜钛活性钎料的制备方法，包括如下步骤：
53.取银含量为85wt％，余量为铜的银铜合金粉，其粒径为50-200目(即粒径为75-300μm)，球形度≥0.8，氧含量≤200ppm；
54.取粒径-500目(即粒径≤25μm)、球形度≥0.8、氧含量≤600ppm的纯钛粉；
55.将上述银铜合金粉94.5份、纯钛粉5.5份混合均匀，装入模具中，在350mpa压力下预压成尺寸为20
×
100
×
200mm的块坯；
56.然后将块坯放入热压模具中，调节真空度≤1
×
10-2
pa、温度为600℃、压力为3mpa进行真空热压烧结2h，冷却；然后用二辊和四辊轧机进行多道次的冷轧减薄和真空退火处理得到厚度为0.1mm的带材，最后裁剪制得厚度为0.1mm、宽度为80mm带状银铜钛活性钎料，其重量百分比为：ag 80.3％、cu 14.2％、ti 5.5％。
57.上述真空退火处理可以去应力、消除加工硬化现象。
58.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。