本发明属于钎焊材料技术领域，具体涉及一种用于钎焊连接PTC陶瓷与铝合金的自钎钎料及其制备方法。
背景技术：
工业用铝合金的总量于2009年已超过200万吨，仅汽车行业的用量就达到130万吨。在上述设备所用铝合金结构件中，大约有15～20％的铝合金结构件经过钎焊加工构成，按照1％的钎焊平均耗材率计算，铝钎焊用铝基钎料的需求量约为3000～4000吨。
当前PTC陶瓷与铝合金的连接方法主要是采用胶接，由于PTC陶瓷工作温度最高可达300℃，因此采用硅胶胶接的工艺存在如下缺点：1)硅胶在使用过程中容易老化，导致PTC陶瓷功率下降，严重时可导致元件损坏；2)由于接合层的硅胶导电、导热性差，不能充分发挥PTC陶瓷的作用；3)用硅胶胶接的接头长期工作的稳定性及可靠性差；4)硅胶在使用过程中，受热会发出异味。
钎焊技术已广泛应用于陶瓷和金属的连接，但用于连接PTC陶瓷满足其工艺要求和使用要求的中温钎料还未见报道。从已经公开的Zn基钎料来看，主要有Zn72Al28、Zn95Al5、Zn93Ag4.5Al2.5Si、Zn65Al20Cu15等。Zn72Al28钎料由于加入大量的Al，因此熔点较高(430～500℃)，不适于钎焊PTC陶瓷；Zn95Al5是共晶点成份的钎料，熔点(Tm＝380℃)较合适，但钎料较脆，钎焊PTC陶瓷时，产生较大内应力，同时对PTC陶瓷浸润性差，键合能力弱，导致接合强度差；Zn65Al20Cu15在Zn-Al基础上，加入Cu，降低了熔点(415～425℃)，但Al、Cu含量过高，钎料较脆，该钎料同样对PTC陶瓷浸润性差，键合能力弱；Zn93Ag4.5Al2.5Si(熔点390～420℃)则是添加Ag改善钎料的润湿性和抗腐蚀性，以上所述的钎料对PTC陶瓷润湿性差，钎料较脆，键合能力弱，有的熔化温度偏高，钎焊连接后，产生较大的内应力，使接合强度降低，不能满足PTC陶瓷的连接。02133083.2号中国发明专利申请“铝合金及铝基复合材料的自钎钎料及制备方法”提出了一种用于铝合金及铝基复合材料的中温、高强、无钎剂钎焊材料配方，从添加的合金元素来看，熔点高于400℃，该钎料用于铝合金及铝基复合材料的钎焊，性能优越，但由于高熔点合金元素较多(为保证强度)，钎料熔点较高，同样不适宜PTC陶瓷的连接。
技术实现要素：
本发明提出一种用于钎焊连接PTC陶瓷与铝合金的自钎钎料，该自钎钎料在固态有一定塑性，导电、导热性能良好，钎料熔点低，对PTC陶瓷有良好浸润性，并能和PTC陶瓷界面形成键合，满足PTC陶瓷工作温度(≤300℃)要求。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于钎焊连接PTC陶瓷与铝合金的自钎钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Al 2～6％、In 0.06～0.18％、Ti 0.01～0.12％、Bi 4～8％、P 0.4～0.8％、KF 0.02～0.3％与RE 0.01～0.2％，余量为Zn；所述RE为La、Pr、Er、Dy或者Nd。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Al 2～5％、In 0.08～0.16％、Ti 0.01～0.12％、Bi 4～7％、P 0.4～0.7％、KF 0.04～0.28％与RE 0.01～0.2％，余量为Zn。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Al 4％、In 0.13％、Ti 0.08％、Bi 5％、P 0.6％、KF 0.019％与RE 0.11％，余量为Zn。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Al 2％、In 0.18％、Ti 0.12％、Bi 7％、P 0.8％、KF 0.3％与RE 0.2％，余量为Zn。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Al 6％、In 0.06％、Ti 0.01％、Bi 4％、P 0.4％、KF 0.02％与RE 0.01％，余量为Zn。
本发明的另一个目的是提供一种用于钎焊连接PTC陶瓷与铝合金的自钎钎料的制备方法，将各组分按规定的重量百分比制成母合金，将母合金装入石墨坩埚内，在真空炉内感应加热重熔，当加热到850～1000℃时，用氩气将熔融液态合金喷铸在表面光洁的高速旋转紫铜辊上，急冷得焊料箔带。
进一步，所述焊料箔带厚度为0.02～0.10mm。
本发明的有益效果：
1、本发明通过添加Al、In、Bi组份来调整钎料的熔点、塑性，降低PTC陶瓷钎焊连接时的内应力及满足PTC陶瓷的工作温度要求(≤300℃)；通过添加Ti、稀土组份来增加钎料和PTC陶瓷的界面接合强度，以形成牢固的连接；同时Ga和稀土还可改善钎料的综合机械性能及钎焊工艺性能。
2、本发明所述自钎钎料在固态有一定塑性，固相线温度在300℃以上，液相线温度在400℃以下，对PTC陶瓷有良好浸润性，并能和PTC陶瓷界面形成键合，满足PTC陶瓷工作温度(≤300℃)要求。
3、本发明所述自钎钎料中加入KF与P不仅可以降低熔点，提高了焊料的耐腐蚀性能，腐蚀电流密度为1.731～2.014μAcm-2。
4、本发明所述自钎钎料用于钎焊连接PTC陶瓷与铝合金，可取代用硅胶粘接的PTC陶瓷与铝合金，并可避免用硅胶粘接带来的一系列缺点。
具体实施方式
实施例1
一种用于钎焊连接PTC陶瓷与铝合金的自钎钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Al 4％、In 0.13％、Ti 0.08％、Bi 5％、P 0.6％、KF 0.019％与Er 0.11％，余量为Zn。
制备方法，包括以下步骤：
将各组分按规定的重量百分比制成母合金，将母合金装入石墨坩埚内，在真空炉内感应加热重熔，当加热到900℃时，用0.5Pa的氩气将熔融液态合金喷铸在表面光洁的高速旋转紫铜辊上，急冷得厚度为0.02～0.10mm的铝合金箔带。
在制得钎料合金棒上截取长度为0.5mm的试样进行腐蚀试验(动电位极化曲线)，测得腐蚀电流密度为1.731μA cm-2。
实施例2
一种用于钎焊连接PTC陶瓷与铝合金的自钎钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Al 2％、In 0.18％、Ti 0.12％、Bi 7％、P 0.8％、KF 0.3％与Nd 0.2％，余量为Zn。
制备方法，包括以下步骤：
将各组分按规定的重量百分比制成母合金，将母合金装入石墨坩埚内，在真空炉内感应加热重熔，当加热到850℃时，用0.7Pa的氩气将熔融液态合金喷铸在表面光洁的高速旋转紫铜辊上，急冷得厚度为0.02～0.10mm的铝合金箔带。
在制得钎料合金棒上截取长度为0.5mm的试样进行腐蚀试验(动电位极化曲线)，测得腐蚀电流密度为1.825μA cm-2。
实施例3
一种用于钎焊连接PTC陶瓷与铝合金的自钎钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Al 6％、In 0.06％、Ti 0.01％、Bi 4％、P 0.4％、KF 0.02％与Pr 0.01％，余量为Zn。
制备方法，包括以下步骤：
将各组分按规定的重量百分比制成母合金，将母合金装入石墨坩埚内，在真空炉内感应加热重熔，当加热到950℃时，用0.6Pa的氩气将熔融液态合金喷铸在表面光洁的高速旋转紫铜辊上，急冷得厚度为0.02～0.10mm的铝合金箔带。
在制得钎料合金棒上截取长度为0.5mm的试样进行腐蚀试验(动电位极化曲线)，测得腐蚀电流密度为1.978μA cm-2。
实施例4
一种用于钎焊连接PTC陶瓷与铝合金的自钎钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Al 5％、In 0.16％、Ti 0.08％、Bi 8％、P 0.8％、KF 0.02％与La 0.01％，余量为Zn。
制备方法，包括以下步骤：
将各组分按规定的重量百分比制成母合金，将母合金装入石墨坩埚内，在真空炉内感应加热重熔，当加热到1000℃时，用0.65Pa的氩气将熔融液态合金喷铸在表面光洁的高速旋转紫铜辊上，急冷得厚度为0.02～0.10mm的铝合金箔带。
在制得钎料合金棒上截取长度为0.5mm的试样进行腐蚀试验(动电位极化曲线)，测得腐蚀电流密度为2.014μA cm-2。
实施例5
把尺寸为23mm×13mm×2.2mm的PTC陶瓷、铝板放在加热板上加热，加热温度为400℃，到温时放上实施例1的钎料，待钎料熔化后，用刮擦的方法使钎料辅展，保温一分钟，而后把PTC陶瓷放在铝板上，略施加压力，缓冷，既可完成钎焊连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。