CN1032680C - 一种Ni-P-Cu系镍基钎焊料 - Google Patents
一种Ni-P-Cu系镍基钎焊料 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及到一种Ni-P-Cu镍基钎焊料。本钎焊料的组成份及重量百分比含量为Ni70-85,P10~14,Cu5~20,其它固体、气体杂质含量≤0.3。本钎焊料与现有技术中的铜基钎焊料相比具有磷挥发极小,钎焊接头性能稳定等优点。本发明的钎焊料用于钎焊铜-低碳钢、低碳钢-低碳钢以及铜-铜,该焊料特别适于大功率晶体管座的钎焊。
Description
本发明涉及一种钎焊料,特别是涉及到用于铜-低碳钢,低碳钢-低碳钢以及铜-铜钎焊用的镍基钎焊料。
用于上述材料钎焊的焊料,各国以前曾有很多文献报导。美国专利US4209570,4253870和4316673公开的铜基Cu-P-Ni焊料的合金成份重量百分比含量为Ni5~42.6、P8~11.3,其余为Cu。固-液相线温度范围为678~814℃。
这类铜基焊料在钎焊时蒸气压较高,并且该蒸气压随着钎焊温度的增高而增加。Cu-P-Ni焊料熔化温度较低(678~814℃)所以钎焊时,磷大量挥发,沉积在钎焊件印电子元件的玻璃绝缘子上,破坏了电子元件的高压绝缘性能(标准电压≥2000V,电阻≥l08Ω)。并且在焊料溶炼过程中,由于熔体中磷的挥发,严重腐蚀设备,从而影响了这类焊料的进一步使用。
本发明提出一种在钎焊过程中焊料成份基本不挥发,焊料成份和性能稳定的新型钎焊料。
本发明的任务通过设计一种镍基的Ni-P-Cu钎焊料完成的,该焊料的合金成份重量百分比含量为:
Ni 70~85,P 10~14,Cu 5~20,其它固体、气体杂质含量≤0.3,该焊料的液相线温度为905~920℃。
本焊料的最佳重量百分比含量为Ni 73.5,P 11.5,余量为Cu,另外其它固、气体杂质含量≤0.3。
本焊料在920℃钎焊,没有觉察到磷的挥发,束发现钎焊件(即电子元件的玻璃绝缘子上)有磷的沉积物,因此电子元件的耐高压绝缘性能良好。并且在熔炼过程中,磷的挥发极少,不会腐蚀熔炼设备。
焊料的合金原材料的纯度、气体和杂质含量直接影响钎焊性能和制成电子器件的气密性,所以原材料的纯度应当如下:
赤磷沪Q/HG/2-265-87分析纯黄磷<0.015%
可溶物<0.6%
本焊料与前述美国的铜基Cu-P-Ni焊料相比,本申请的焊料是镍基的,而美国专利提出的是铜基的,以及这三种元素的重量百分比含量差别也比较大。
更重要的是本申请的焊料与前述美国焊料相比,具有如下一些本质的差别:
首先本申请的镍基Ni-P-Cu焊料在920℃时蒸气压明显的低于上述美国专利的铜基Cu-P-Ni焊料的蒸气压,因此钎焊时合金成份中的磷挥发极少,可以保证钎焊件即电子元件玻璃绝缘子的高压绝缘性能的稳定。
其次,本申请的镍基Ni-P-Cu焊料形成大量Ni3P化合物,该放热反应的生成热为48.4千卡/克分子,而铜基Cu-P-Ni焊料的形成Cu3P化合物的放热反应的生成热为32千卡/克分子,因此,Ni3P的结合力比Cu3P的结合力强,在高温下前者的热稳定性比后者高,也就是该Ni3P比Cu3P(在相同温度下)难分解,所以Ni3P的蒸气压比Cu3P低,在高温下Ni3P的挥发大大低于Cu3P。
本申请的焊料的制作方法:
将上述配制好的焊料合金在100千瓦的中频感应炉中通电加热,当熔体温度达1150~1250℃时,注入喷粉设备的坩埚漏斗内,进行气体雾化法制粉,以后粉末在110~120℃的烘干箱中烘干4~6小时,严防温度过高而氧化,其后进行过筛、包装等。
本发明的焊料与最接近的美国铜基焊料相比,具有焊料成份和性能稳定,焊接接头的气密性好的优点。
实施例:
采用如表1所示的焊粉成份。
试件在830型链式保护钎焊炉上施焊,钎焊加热最高温度920℃,加热区长度300mm,钎焊件移动速度116mm/分,钎焊试验结果如表2所示。
可见采用本发明的钎焊料进行Cu/Cu,Fe/Fe和Cu/Fe的钎焊可以得到良好的钎焊性能和理想的钎焊接头的机械性能。
本钎焊焊料特别适用于大功率晶体管管座的钎焊焊接。
表1
★另外其它气体、固体杂质含量≤0.3。
样品编号 | 化学成分★(重量%) | 固相线温度TS(℃) | 液相线温度TL(℃) | ||
Ni | P | Cu | |||
1 | 82 | 10 | 余量 | 855 | 916 |
2 | 80 | 10 | 余量 | 865 | 920 |
3 | 73.5 | 11.5 | 余量 | 860 | 910 |
4 | 70 | 12 | 余量 | 850 | 905 |
Claims (2)
1、一种用于铜与低碳钢,低碳钢与低碳钢,以及铜与铜钎焊的含有Ni-P-Cu的镍基钎焊料,其特征在于:该焊料的组成份及重量百分比含量为:
Ni70~85,P10~14,Cu5~20,其它固体、气体杂质含量≤0.3。
2、按照权利要求1所述钎焊料,其特征在于:该焊料的最佳重量百分比含量为:Ni73.5,P11.5,余量为Cu,另外其它固体、气体杂质含量≤0.3。
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