Sn-Cu系無鉛釬料及其制備方法
【專利說明】Sn-Cu系無鉛釬料及其制備方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Sn-Cu系無鉛釬料及其制備方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 釹鐵硼磁鋼作為節(jié)能環(huán)保的朝陽產(chǎn)業(yè)，已廣泛用于信息技術(shù)、汽車、核磁共振、風(fēng) 力發(fā)電和電機等技術(shù)領(lǐng)域。在實際應(yīng)用中，釹鐵硼磁鋼需要固定在載體上，載體的材料多為 低碳鋼，釹鐵硼磁鋼與低碳鋼的連接性能影響對應(yīng)產(chǎn)品的使用性能。相關(guān)技術(shù)中，釹鐵硼磁 鋼與低碳鋼的連接方法主要有兩種，一是膠水粘接，二是激光電焊。
[0003] 其中，膠水粘接的連接方式存在溢膠的現(xiàn)象，溢膠不僅污染工裝，也影響產(chǎn)品的正 常工作，如在音圈中影響線圈振動空間；且膠水固化時的大面積受熱也會對釹鐵硼的磁性 能產(chǎn)生一定的影響，經(jīng)過高溫高濕后的可靠性也存在一定的問題。
[0004] 激光電焊具有幾塊的加熱和冷卻速度，熱應(yīng)力小，能夠精確控制熱輸入及加熱位 置等特點，使其在精密異種材料的焊接上具有很好的適應(yīng)性。但是，釹鐵硼磁鋼的表面有鍍 鋅層，鋅的熔點低，激光電焊時形成的鋅蒸汽容易在焊接區(qū)形成氣泡，造成焊接區(qū)存在微裂 紋，從而大大降低了焊接強度。
[0005] 釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔 點，低于母材熔化溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現(xiàn)連接 焊件的方法。釬焊具有不受釹鐵硼磁鋼表面鍍鋅層的影響，且可靠性能也明顯優(yōu)于膠水粘 接的方式，因此，釬焊在釹鐵硼磁鋼與低碳鋼的連接工藝中具有其明顯的優(yōu)勢。
[0006] 在釬焊工藝中，關(guān)鍵的技術(shù)為釬料的選擇，釹鐵硼磁鋼與低碳鋼的連接所需要的 釬料應(yīng)當(dāng)具有較好抗氧化性和潤濕性，且接頭強度高、熔點低的特點。而釹鐵硼磁鋼與低碳 鋼的連接所需的釬料，目前還沒有相關(guān)報道。
[0007] 因此，有必要提供一種具有較好抗氧化性和潤濕性，且接頭強度高、熔點低的釬料 及其制備方法。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0008] 本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)問題，提供一種具有較好抗氧化性和潤濕性，且接 頭強度高的Sn-Cu系無鉛釬料及其制備方法。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種Sn-Cu系無鉛釬料，按重量百分比計，所述Sn-Cu系無鉛釬料包括以下組分：Cu:0· 5-0. 55%;Ni:0· 05-0. 06%;P:0· 03-0. 05%;Sn:余 量。
[0010] 優(yōu)選的，所述Sn-Cu系無鉛釬料的熔點為227-228°C。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種Sn-Cu系無鉛釬料的制備方法，包括如下步驟：提供所述 Sn-Cu系無鉛釬料合金原料，并進行恪煉工藝，其中，所述Sn-Cu系無鉛釬料合金原料按重 量百分比計，包括以下成分：Cu0. 5-0. 55%;Ni0. 05-0. 06%;P0. 03-0. 05% ;Sn余量；所 述Sn、Cu、Ni、P分別以Sn-2Cu、Sn-5Ni和Sn-3P中間合金的形式提供。
[0012] 優(yōu)選的，所述Sn-2Cu、Sn-5Ni和Sn-3P中間合金的制備工藝如下：按預(yù)設(shè)配比提 供原料Sn、Cu、Ni、以及P;將所述Sn、Cu、Ni、以及P加熱至700-800°C，并通入惰性氣體進 行保護；待所述Cu、Ni、以及P完全溶入所述Sn后停止加熱并冷卻使溫度降至380-420°C， 此時，進行攪拌和扒渣，得到所述Sn-2Cu、Sn-5Ni和Sn-3P中間合金熔體；將所述Sn-2Cu、 Sn-5Ni和Sn-3P中間合金熔體澆注，得到所述Sn-2Cu、Sn-5Ni和Sn-3P中間合金。
[0013] 優(yōu)選的，所述Sn、Cu、Ni、以及P置于井式爐中加熱。
[0014] 優(yōu)選的，所述惰性氣體為氮氣。
[0015] 優(yōu)選的，所述熔煉工藝包括釬料熔體制備步驟，所述制備步驟如下：將所述Sn和 Sn-2Cu中間合金加熱至380-420°C，并通入惰性氣體進行保護；待所述Sn和Sn-2Cu中間合 金完全熔化后保溫；加入所述Sn-5Ni中間合金和Sn-3P中間合金，并進行攪拌和扒渣，得到 釬料熔體。
[0016] 優(yōu)選的，所述熔煉工藝還包括釬料熔體冷卻步驟，將所述釬料熔體的溫度降至 285-315。。。
[0017] 優(yōu)選的，所述Sn和Sn-2Cu中間合金完全熔化后的保溫時間為lOmin。
[0018] 優(yōu)選的，所述熔煉工藝還包括將冷卻后的釬料熔體澆注得到Sn-Cu系無鉛釬料的 步驟。
[0019] 與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明提供的Sn-Cu系無鉛釬料，組分包括Sn、Cu、Ni以及P，其 中，由于微量Ni和P元素的加入，在熔融條件下，釬料表面的氧化物明顯減少，大大降低了 釬料的潤濕性，從而顯著降低了焊接強度。因此，采用本發(fā)明提供的Sn-Cu系無鉛釬料的制 備方法制得的釬料，具有抗氧化性和潤濕性優(yōu)良，接頭強度高，熔點低的優(yōu)點。 【【附圖說明】】
[0020] 圖1是本發(fā)明Sn-Cu系無鉛釬料氧化lh后液態(tài)表面形貌圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明Sn-Cu系無鉛釬料加入Ni和P后，氧化lh后液態(tài)表面形貌圖。 【【具體實施方式】】
[0022] 下面將結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步說明。
[0023] 本發(fā)明Sn-Cu系無鉛釬料的原料按重量百分比計，包括如下組分：Cu0. 5-0. 55%; Ni0.05-0.06%;P0.03-0.05%;Sn余量；其中，所述 511、〇1、附、？分別以511-2〇1、511-5· 和Sn-3P中間合金的形式提供。所述Sn-Cu系無鉛釬料由上述原料進行恪煉工藝得到。本 發(fā)明中，由于Sn元素的熔點與Cu、Ni、P的熔點差異大，且Sn容易氧化，因此，Cu、Ni、P以 中間合金的形式加入。
[0024] 本發(fā)明提供了一種如上所述的Sn-Cu系無鉛釬料的制備方法，該方法包括如下步 驟：
[0025] 提供所述Sn-Cu系無鉛釬料合金原料，并進行熔煉工藝，各組分按重量百分比計 分別為：
[0026] Cu:0· 5-0. 55%;Ni:0· 05-0. 06%;P:0· 03-0. 05%;Sn:余量。所述Sn、Cu、Ni、P 分別以Sn-2Cu、Sn-5Ni和Sn-3P中間合金的形式提供。
[0027] 步驟S1:制備中間合金
[0028] 步驟Sll:按預(yù)設(shè)配比提供原料Sn、Cu、Ni、以及P，其中，按重量百分比計，所述Cu 0· 5-0. 55%;Ni0· 05-0. 06%;P0· 03-0. 05%;Sn余量：
[0029] 步驟S12 :將所述Sn、Cu、Ni、以及P置于井式爐中加熱至700-800°C，并通入惰性 氣體進行保護，所述所述惰性氣體為氮氣；