专利名称：铜铝液相扩散焊用焊料的制作方法
技术领域：
本发明涉及液相扩散焊工艺，特别涉及一种铜铝异种金属的液相扩散焊用焊料。
背景技术：
铜与铝都是制造导热体和导电体的材料，从结构与功能的实现以及经济的角度来看，常常需要将铝与铜牢固的连接起来。但铝的表面极易氧化，所形成的氧化膜十分牢固，导热性和导电性很差，采用机械连接难以满足热、电等使用性能的要求。因此，在实际生产中广泛采用焊接方法来实现铜铝的可靠连接。然而，铜与铝在熔点、线膨胀系数、比热容和热导率方面性能差异很大，造成其熔焊焊接性差，极易发生接头脆化、形成裂纹和强度降低等问题，一般较少采用熔焊方法来焊接。到目前为止，铜铝焊接较多采用非熔化焊方法，如闪光焊、摩擦焊、超声焊、滚压焊和爆炸焊等。虽然在焊接过程中铜铝不发生熔化，但由于在短时间内施加大的焊接压力，铜铝变形大其存在较大的焊接应力，在实际使用中受环境和温度的影响，接头易发生开裂，影响其使用寿命和安全性。 公告号为CN 100349683 C的中国发明专利，公开了一种铜铝扩散钎焊方法，该方法在焊接中无需施加压力就可实现铜板与铝板的可靠连接，形成界面结合稳定、密封性好的铜铝接头。但焊接采用真空系统且焊接时间长，造成设备成本高、效率低。公告号为CN 101972902 B的中国发明专利，公开了一种铜铝焊接用铝合金焊料及其制备方法，铜铝焊接用铝合金焊料组成为AL 60-72%, Cu或者Ge 25-35%, Si 1-5%, Mg1-5%，Li或者Sb或Bi ( 1%。其中的Cu或者Ge、S1、Mg用量较大，增加了成本。
发明内容
为了解决以上铜铝异种金属焊接时条件苛刻、已公开的焊料成本高的问题，本发明提供了一种无需真空系统、加热温度低、使用压力小、时间短、成本低的铜铝液相扩散焊用焊料。本发明是通过以下措施实现的—种铜铝液相扩散焊用焊料，原料的重量百分数如下Al 87-95%, Cu 2-5%, Si 1-3%, Nd O. 01-0. 5%, Bi O. 01-0. 05%, Zn 1-3%, ZrO. 001-0. 05%, Fe O. 2-2% 所述的铜铝液相扩散焊用焊料，原料的重量百分数如下Al 91%, Cu 4%, Si 3%, Nd O. 03%, Bi O. 01%, Zn 1%, Zr O. 025%, Fe 0.935%。所述的铜铝液相扩散焊用焊料，原料的重量百分数如下Al 88%, Cu 4%, Si 3%, Nd O. 4%, Bi O. 05%, Zn 2. 5%, Zr O. 05%, Fe 2%。所述的铜铝液相扩散焊用焊料，厚度为30-100 μ m。所述的铜铝液相扩散焊用焊料，厚度为50 μ m。所述的铜铝液相扩散焊用焊料，在铜铝焊接面之间放置所述的铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580°C，继续加热当温度达到610-620°C时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力l_2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。所述的铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是用车床或者铣床加工铜铝表面，粗糙度为 RaO. 23-0. 68um。本发明的铜铝液相扩散焊工艺利用焊料的熔化，不仅可去除铜铝表面氧化膜，而且在铜铝母材内形成薄层过渡液相，并在随后的瞬间压力下挤出表面氧化膜，实现铜铝扩
散结合。本发明的有益效果与现有技术相比，本发明的铜铝液相扩散焊用焊料，无需真空系统，焊接压力低、时间短，操作简单，成本低，效率高，焊接件弯曲180度不开裂，焊缝最高到530°C不脱开。
具体实施例方式为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例来进一步说明。实施例1 :铜铝液相扩散焊用焊料，原料的重量百分数如下Al 87%, Cu 5%, Si 3%, Nd O. 5%, Bi O. 05%, Zn 2. 4%, Zr O. 05%, Fe 2%。使用上述原料制备成30-100 μ m的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。用车床或者铣床加工铜铝表面，粗糙度为RaO. 23um，在铜铝焊接面之间放置50 μ m厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550_580°C，继续加热当温度达到610-620°C时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力l_2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝300°C不脱开。实施例2 铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下Al 88%, Cu 4%, Si 3%, Nd O. 4%, Bi O. 05%, Zn 2. 5%, Zr O. 05%, Fe 2%。使用上述原料制备成30-100 μ m的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。在铜铝焊接面之间放置50 μ m厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580°C，继续加热当温度达到610-620°C时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力l_2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝500°C不脱开。实施例3 铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下Al 89%, Cu 3%, Si 3%, Nd O. 3%, Bi O. 02%, Zn 3%, Zr O. 04%, Fe1. 64%。使用上述原料制备成30-100 μ m的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。用车床加工铜铝表面，粗糙度为RaO. 68um，在铜铝焊接面之间放置50 μ m厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580°C，继续加热当温度达到610-620°C时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力l_2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝430°C不脱开。实施例4 铜铝液相扩散焊用焊料，其 特征是原料的重量百分数如下Al 90%, Cu 3%, Si 3%, Nd O. 2%, Bi O. 03%, Zn 2. 5%, Zr O. 01%, Fe1. 26%。使用上述原料制备成30-100 μ m的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。在铜铝焊接面之间放置50 μ m厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580°C，继续加热当温度达到610-620°C时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力l_2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝450°C不脱开。实施例5 铜铝液相扩散焊用焊料，原料的重量百分数如下Al 91%, Cu 4%, Si 3%, Nd O. 03%, Bi O. 01%, Zn 1%，Zr O. 025%, Fe O. 935%。使用上述原料制备成30-100 μ m的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。在铜铝焊接面之间放置50 μ m厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580°C，继续加热当温度达到610-620°C时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力l_2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝530°C不脱开。实施例6:铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下Al 92%, Cu 4%, Si 1%，Nd O. 1%，Bi O. 01%, Zn1. 5%, Zr O. 02%, Fe1. 37%。使用上述原料制备成30-100 μ m的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。在铜铝焊接面之间放置50 μ m厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580°C，继续加热当温度达到610-620°C时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力l_2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝350°C不脱开。实施例7 铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下Al 93%, Cu 2%, Si 2%, Nd O. 05%, Bi O. 02%, Zn 1%，Zr O. 005%, Fe1. 925%。使用上述原料制备成30-100 μ m的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方法，在此就不详细描述了。在铜铝焊接面之间放置50 μ m厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580°C，继续加热当温度达到610-620°C时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力l_2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝300°C不脱开。实施例8 铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下Al 95%, Cu 2%, Si 1%，Nd O. 01%, Bi O. 01%, Zn1. 779%, Zr O. 001%, Fe O. 2%。使用上述原料制备成30-100 μ m的铜铝液相扩散焊用焊料，制备方法都是常用方 法，在此就不详细描述了。在铜铝焊接面之间放置50 μ m厚度的所述铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580°C，继续加热当温度达到610_620°C时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力l_2s后，停止加压，完成铜铝液相扩散焊。参照国标GB2341-1998，测得上述得到的焊接件弯曲180度不开裂，焊缝400°C不脱开。
权利要求
1.一种铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下Al 87-95%, Cu 2-5%, Si 1-3%, Nd O. 01-0. 5%, Bi O. 01-0. 05%, Zn 1-3%, ZrO.001-0. 05%, Fe O. 2-2%
2.根据权利要求1所述的铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下 Al 91%, Cu 4%, Si 3%, Nd O. 03%, Bi O. 01%, Zn 1%，Zr O. 025%, Fe O.935%。
3.根据权利要求1所述的铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是原料的重量百分数如下 Al 88%, Cu 4%, Si 3%, Nd O. 4%, Bi O. 05%, Zn 2. 5%,Zr O. 05%, Fe 2%。
4.根据权利要求1所述的铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是厚度为30-100μ m。
5.根据权利要求1所述的铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是厚度为50μ m。
6.根据权利要求1所述的铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是在铜铝焊接面之间放置所述的铜铝液相扩散焊用焊料，将待焊接面在3-5MPa压力下加热至550-580°C，继续加热当温度达到610-620°C时，停止加热，焊接压力增大为10-12MPa，保持压力l_2s后，停止加压， 完成铜铝液相扩散焊。
7.根据权利要求6所述的铜铝液相扩散焊用焊料，其特征是用车床或者铣床加工铜铝表面，粗糙度为RaO. 23-0. 68um。
全文摘要
本发明涉及液相扩散焊工艺，特别涉及一种铜铝异种金属的液相扩散焊用焊料，原料的重量百分数如下Al87-95%，Cu2-5%，Si1-3%，Nd0.01-0.5%，Bi0.01-0.05%，Zn1-3%，Zr0.001-0.05%，Fe0.2-2%。与现有技术相比，本发明的铜铝液相扩散焊用焊料，无需真空系统，焊接压力低、时间短，操作简单，成本低，效率高，焊接件弯曲180度不开裂，焊缝最高到530℃不脱开。
文档编号B23K35/28GK103008907SQ20121052127
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者王学刚, 岳增武, 李辛庚, 樊志彬, 刘爽, 王晓明, 闫风洁, 王宏, 肖世荣, 张都清 申请人:山东电力集团公司电力科学研究院