銀銅錫合金、銀銅錫合金絲狀釺料及其製備方法

2023-04-23 04:59:56

銀銅錫合金、銀銅錫合金絲狀釺料及其製備方法
【專利摘要】一種銀銅錫合金、由該銀銅錫合金製得的銀銅錫合金絲狀釺料及其製備方法，其中，合金由以下含量的成分組成：銅，25-35wt％；錫，5-18wt％；銀，餘量。該銀銅錫合金絲狀釺料焊接性能優良，是一種重要的電真空器件用中溫釺料，有效地防止了因釺焊溫度過高而導致電子器件失效。其製備方法如下：選擇高純銀、無氧銅和高純錫按上述配比範圍計算所需量，備料；配好的爐料放入雙真空連鑄機的坩堝中，待爐料全部熔融後精煉，調溫至730-760℃，靜置片刻後開始拉鑄，速度1.5mm/s，每拉鑄1秒間歇2秒；將鑄錠經過多道次的旋鍛和在線退火，使鑄錠直徑從8mm旋鍛至3.4mm；再進一步拉絲、真空退火、扒皮處理和清洗，最終得到0.5mm絲狀成品。該製備方法簡單，並解決了銀銅錫合金加工成型中極易氧化的難題。
【專利說明】銀銅錫合金、銀銅錫合金絲狀釺料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種釺焊材料，尤其涉及一種銀銅錫合金、由該銀銅錫合金製得的絲狀釺料及其製備方法。
【背景技術】
[0002]電子器件在釺焊過程中由於釺焊溫度過高而容易導致熱敏半導體及其他元件被破壞，為了防止該情況發生，減少熱應力引起的電子器件性能過早失效，應儘可能降低釺焊溫度。目前，國內外使用的釺焊料其熔化溫度大多在650°C以上和500°C以下，而熔化溫度處於500~650°C之間的中溫釺料品種極少。
[0003]其中，銀銅錫釺料的熔點基本處於500~650°C之間，能有效地避免因焊接溫度過大而導致電子器件失效，同時銀銅錫釺料的蒸氣壓低，具有優良的電導性和焊接性能，成功應用於不鏽鋼、銅及銅合金和碳鋼等的焊接，也是一種極其重要的電真空釺料。查閱現有的專利文獻，日本專利特開昭51-132147公布了在Ag-Cu共晶合金中加入Sn+In =30%~60%，Sn = 15%~30%，In = 15%~30%，Sn:1n = I: I 的 Ag-Cu-1n-Sn 四元系中溫釺科合金，熔化溫度在450~600°C之間。雖然其熔化溫度較理想，但難以加工成材。近年來國內有研究低銀電真空釺料來取代Ag72Cu28釺料，其中用熔體極冷法製備的Ag42.47Cu57.53_xSnx(X = 12.23、12.94、13.65，質量分數％ )極冷釺料箔材的熔點溫度在600~650°C之間。
[0004]因此目前熔點基本處於500~650°C之間中溫釺料品種還很少，而且製備成型工藝較複雜。需要研製一種易製備的銀銅錫合金來滿足目前對中溫釺料的急迫需求，特別是電真空器件對熔點在500~650°C 之間焊料的需求，同時也要探索該釺料的加工及熱處理工藝，以解決在加工成型中極易氧化的問題。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於提供一種銀銅錫合金。
[0006]本發明的目的另一目的在於提供所述銀銅錫合金的製備方法。
[0007]本發明的目的又一目的在於提供一種銀銅錫合金絲狀釺料，該釺料由所述銀銅錫合金製備得到，能滿足中溫焊接時對釺料熔點和焊接性能的要求。
[0008]本發明的再一目的在於提供一種所述銀銅錫合金絲狀釺料的製備方法，通過改進其加工工藝改善其加工性能，同時採用表面處理及扒皮處理等措施解決了銀銅錫合金加工成型中極易氧化的難題。
[0009]為實現上述目的，本發明採用以下技術方案:
[0010]一種銀銅錫合金，該銀銅錫合金由以下含量的成分組成:銅，25-35wt% ;錫，5-18wt% ;銀，餘量。
[0011]優選地,所述銀銅錫合金由以下含量的成分組成:銅,30±2wt% ;錫，10±1￥1:% ；
銀，餘量。[0012]一種所述銀銅錫合金的製備方法，包括以下步驟:
[0013](I)按照銀銅錫合金成分組成選擇爐料，將爐料進行真空熔煉；
[0014](2)待爐料全部熔化後精煉10分鐘，衝入氬氣，調節溫度至730~760V，靜置2_3分鐘，開始拉鑄，拉鑄速度為1.5mm/s,每拉鑄I秒間歇2秒，得到銀銅錫合金鑄錠；
[0015](3)銀銅錫合金鑄錠出爐後，用壓力鉗剪頭去尾各20~50mm，直至確保鑄錠沒有缺陷。
[0016]一種銀銅錫合金絲狀釺料，該釺料所述的銀銅錫合金製得，其製備方法，包括以下步驟:
[0017](I)製備銀銅錫合金態絲材:
[0018]將直徑為OSmm的銀銅錫合金鑄錠用旋鍛機進行多道次旋鍛，旋鍛至直徑為0 3.4_，中間進行在線退火，退火條件為:氬氣保護下加熱到515~525°C後保溫2小時，水淬；得到銀銅錫合金態絲材；
[0019](2)拉絲:
[0020]先用軋尖機將上述得到的銀銅錫合金態絲材軋出尖部以用於穿模，再進一步拉絲，拉絲過程中進行中間退火，退火條件為:真空氣氛下加熱到515~525°C後保溫2小時，水淬；進行扒皮處理去除氧化層，繼續拉拔，拉拔至直徑為(60.5mm的成品絲；
[0021](3)成品絲清洗:·
[0022]用棉布蘸無水酒精擦洗拉絲模出口一側的成品絲。
[0023]所述步驟(1)中銀銅錫合金鑄錠直徑由OSmm旋鍛至03.4_的具體過程為:先由OSmm旋鍛至(65.6mm，之後在氬氣保護下進行連續在線退火；再由(65.6mm旋鍛至O 3.4mm,進行第二次在線退火，若材料表面有氧化現象，要藉助電解拋光進行表面處理。
[0024]所述步驟(2)中銀銅錫合金態絲材直徑由03.4mm拉拔到(60.5mm的具體過程為:先由①3.4mm拉拔到①2.4mm後真空退火，並進行扒皮處理；再拉拔得到①1.1mm的絲，真空退火，扒皮處理；拉拔到(60.85mm,盤卷後真空退火，扒皮處理；經多道模子穿拉一次成型得到O0.5mm的成品絲。
[0025]在拉絲過程中用塊狀肥皂或熱肥皂液對被拉拔的銀銅錫合金態絲材進行潤滑。
[0026]本發明的優點在於:
[0027](I)用本發明的銀銅錫合金製得的合金態絲狀釺料進一步降低了銀銅類合金的熔化溫度，從而有效防止了電子器件在釺焊過程中因溫度過高而失效。
[0028](2)本發明採用真空拉鑄成型-旋鍛工藝方法，並自製了在線退火工藝，這些有效地改善了材料的加工成型性能；退火後的表面處理對產品的清潔性有顯著提高，同時扒皮處理也減少了氧化皮對成品清潔性的不利影響。
[0029](3)本發明製得的合金態絲狀釺料熔化溫度為580-650°C之間，極適於電真空器件的釺焊，焊縫的力學性能和電導性良好。
【具體實施方式】
[0030]下面結合具體的實施例對本發明做進一步的說明，各實施例中製備銀銅錫合金絲狀釺料的整個過程具體為:
[0031]一、拉鑄[0032]設備:雙真空連鑄機；聞純石墨糹甘禍；
[0033]輔料:坩堝鉗、氬氣、測溫熱偶、潤滑油。
[0034]拉鑄工藝過程:
[0035]1、熔料前，將雙真空拉鑄機內壁及石英罩先用試紙、而後用酒精或丙酮擦拭乾淨。
[0036]2、原材料的選擇及配比:銀，99.95~99.99 % ;銅，I號無氧銅；錫，99.95~99.99%。按標準要求成分計算加入爐料量，為保證配料計算及稱重的準確性，必須進行復驗。
[0037]3、操作:配好的爐料放入坩堝中，用機械泵抽真空至5Pa以上開始升溫，待爐料全部熔化後調至6KW，精煉10分鐘，衝入氬氣，調節溫度至730~760°C，靜置2~3分鐘，開始拉鑄，速度1.5mm/s，每拉鑄I秒間歇2秒。鑄錠出爐後，用壓力鉗剪頭去尾各20~50mm。
[0038]二、旋鍛
[0039]設備:旋鍛機；在線退火爐(自製)
[0040]加工工藝過程:經多道旋鍛模將鑄錠由直徑①8mm鍛到(65.6mm，在氬氣或氮氣保護下連續在線退火，加熱到515~525°C後保溫2小時，水淬。之後再繼續旋鍛由直徑0 5.6mm鍛到0 3.4mm，在氬氣或氮氣保護下在線退火，加熱到515~525°C後保溫2小時，水淬。加工率40%，道次加工率5~11%。若材料表面有氧化現象，要進行表面處理。
[0041]三、拉絲
[0042]使用設備:立式拉絲機；水箱拉絲機、軋尖機、真空退火爐、拉絲模。
[0043]拉絲工藝過程:先將所使用的模具置於水中進行加熱；再將銀銅錫合金絲在軋尖機上進行軋尖，用於穿模，能穿過03.2mm模具即可。先經多道拉拔得到02.4mm的絲之後真空退火，加熱到515~525°C後保溫2小時，水淬，並進行扒皮處理；再拉拔得到(61.1mm的絲，真空退火，扒皮處理；拉拔到(60.85mm後真空退火，扒皮處理；經多道模子穿拉一次成型得到(60.5mm的絲，盤卷。拉絲過程用塊狀肥皂或熱肥皂液對被拉拔的銀銅錫合金絲進行潤滑。拉絲速度不宜過快，大約150-200轉/分鐘，最高不得超過300轉/分鐘。
[0044]四、成品清洗、包裝:
[0045]用棉布蘸無水酒精擦洗拉絲模出口一側的成品絲，並盤卷包裝。
[0046]實施例1
[0047]拉鑄得到的銀銅錫合金鑄錠的化學成分分析為:銀，60.18wt% ;銅，30.09wt% ；錫，9.73wt%。經過旋鍛、在線退火、拉拔、扒皮處理後得到銀銅錫合金絲狀釺料成品，其清潔性符合國家標準清潔I級。
[0048]實施例2
[0049]熔鑄銀銅錫合金鑄錠的化學成分分析為:銀，59.72wt% ;銅，31.34wt% ;錫，
8.94wt%。經過旋鍛、在線退火、拉拔、扒皮處理後得到銀銅錫合金絲狀釺料成品，其清潔性符合國家標準清潔I級。
[0050]由實施例1、2得到的釺料產品焊接性能良好，對銅、鎳、不鏽鋼有良好的浸潤性，同時有效地改善了該系列合金的脆性，解決了難以加工的問題。
[0051]對於銀銅錫合金各種配比的取值不再——列舉，凡採用含銅，25_35wt% ;錫，5-18被％;銀，餘量(優選的方案為:銅，30±2wt%;錫，10±1被％;銀，餘量。)的銀銅錫合金製作合金絲狀釺料均應屬於本發明申請專利的保護範圍。
【權利要求】
1.一種銀銅錫合金，其特徵在於，該銀銅錫合金由以下含量的成分組成:銅，25-35wt% ;錫，5-18wt% ;銀，餘量。
2.根據權利要求1所述的銀銅錫合金，其特徵在於，所述銀銅錫合金由以下含量的成分組成:銅，30±2wt% ^,10±lwt% ;銀，餘量。
3.—種權利要求1所述銀銅錫合金的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)按照銀銅錫合金成分組成選擇爐料，將爐料進行真空熔煉； (2)待爐料全部熔化後精煉10分鐘，衝入氬氣，調節溫度至730~760°C，靜置2_3分鐘，開始拉鑄，拉鑄速度為1.5mm/s,每拉鑄I秒間歇2秒，得到銀銅錫合金鑄錠； (3)銀銅錫合金鑄錠出爐後，用壓力鉗剪頭去尾各20~50mm，直至確保鑄錠沒有缺陷。
4.一種銀銅錫合金絲狀釺料，其特徵在於，該釺料由權利要求1所述的銀銅錫合金製得。
5.一種權利要求4所述銀銅錫合金絲狀釺料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)製備銀銅錫合金態絲材: 將直徑為OSmm的銀銅錫合金鑄錠用旋鍛機進行多道次旋鍛，旋鍛至直徑為(63.4mm,中間進行在線退火，退火條件為:氬氣保護下加熱到515~525°C後保溫2小時，水淬；得到銀銅錫合金態絲材； (2)拉絲: 先用軋尖機將上述得到的銀銅錫合金態絲材軋出尖部以用於穿模，再進一步拉絲，拉絲過程中進行中間退火，退火條件為:真空氣氛下加熱到515~525°C後保溫2小時，水淬；進行扒皮處理去除氧化層，繼續拉拔，拉拔至直徑為(60.5mm的成品絲； (3)成品絲清洗: 用棉布蘸無水酒精擦洗拉絲模出口一側的成品絲。
6.根據權利要求5所述的銀銅錫合金絲狀釺料的製備方法，其特徵在於，所述步驟(I)中銀銅錫合金鑄錠直徑由OSmm旋鍛至(63.4mm的具體過程為:先由OSmm旋鍛至0 5.6mm，之後在氬氣保護下進行連續在線退火；再由(65.6mm旋鍛至(63.4mm，進行第二次在線退火，若材料表面有氧化現象，要藉助電解拋光進行表面處理。
7.根據權利要求5所述的銀銅錫合金絲狀釺料的製備方法，其特徵在於，所述步驟(2)中銀銅錫合金態絲材直徑由0 3.4mm拉拔到(60.5mm的具體過程為:先由0 3.4mm拉拔到0 2.4mm後真空退火，並進行扒皮處理；再拉拔得到(61.1mm的絲，真空退火，扒皮處理；拉拔到(60.85mm，盤卷後真空退火，扒皮處理；經多道模子穿拉一次成型得到(60.5mm的成品絲。
8.根據權利要求5-7中任一項所述的銀銅錫合金絲狀釺料的製備方法，其特徵在於，在拉絲過程中用塊狀肥皂或熱肥皂液對被拉拔的銀銅錫合金態絲材進行潤滑。
【文檔編號】B23K35/40GK103567657SQ201210262733
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月26日 優先權日:2012年7月26日
【發明者】陳文敬, 黃曉凱, 郭菲菲, 宋佳 申請人:北京有色金屬與稀土應用研究所