[發(fā)明專利]焊接合金

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980145500.1
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN102216478A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅炳鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 奧典私人有限公司
• 主分類號: C22C13/00
• 分類號: C22C13/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 于輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接合金，具體地，涉及組成包含至少兩種低共熔合金組分的焊接合金。所述焊接合金適合于在金屬、陶瓷、玻璃或玻璃-陶瓷之間形成焊接接頭。本發(fā)明還涉及使用所述焊接合金連接兩件工件的方法。

背景技術(shù)

以下關(guān)于本發(fā)明背景技術(shù)的論述意在促進(jìn)對本發(fā)明的理解。但是，應(yīng)理解，此論述不確認(rèn)或不承認(rèn)任何所述的材料在本申請的優(yōu)先權(quán)日在任何權(quán)限中是發(fā)表的、已知的、或者是部分的公知常識。

焊接是常用于通過焊接接頭連接裝置或工件的成熟方法。通常，工件的表面是干凈的，然后在此焊接接頭處施用焊接合金。這是為了確保此表面沒有任何氧化物層并且使此焊接合金與此工件良好接觸。

此外，在由錫-鉛組成的早期焊接合金組合物，需要助焊劑(flux)添加劑防止焊接接頭處的氧化，其中氧化引起焊接接頭劣化。

另外，此類錫-鉛焊接合金，雖然具有約200℃的低焊接溫度，但是不足以對潤濕性差的工件的表面進(jìn)行潤濕。此類工件包括陶瓷、玻璃和玻璃-陶瓷材料。改進(jìn)此類工件的潤濕性的幾種嘗試包括在焊接合金中摻入鈦。此類焊接合金改進(jìn)在潤濕性差的表面如陶瓷上的潤濕。然而，由于鈦的高熔點(diǎn)，需要高于600℃的高焊接溫度。此外，此焊接需要在高真空度中或使用保護(hù)氣體進(jìn)行。

因此，期望提供克服或至少緩和上述問題的焊接合金。

發(fā)明內(nèi)容

在整個(gè)文件中，除非另外相反地說明，術(shù)語“包括”、“由…組成”等應(yīng)解釋為非封閉的，換言之，意即“包括但不限于”。

本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供組成包括至少兩種低共熔合金組分的焊接合金。

本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供通過焊接接頭連接至少兩件工件的方法。所述方法包括，在待連接的至少兩件工件之間的焊接接頭處提供如本發(fā)明的第一個(gè)方面所述的焊接合金，在焊接環(huán)境中在低于230℃的焊接溫度下加熱所述焊接合金，然后將加熱過的焊接合金冷卻由此形成所述焊接接頭。

本發(fā)明的第三個(gè)方面，在待連接的至少兩件工件之間提供焊接接頭，所述焊接接頭包括如本發(fā)明的第一個(gè)方面所述的焊接合金。

發(fā)明詳述

本發(fā)明涉及組成包括至少兩種低共熔合金組分的焊接合金。所述焊接合金適合于在金屬、陶瓷、玻璃或玻璃-陶瓷之間形成焊接接頭。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供組成包括至少兩種低共熔合金組分的焊接合金，其中所述低共熔合金組分可以是二元、三元或四元的。

選擇所述低共熔合金組分，使得所得的焊接合金的熔融溫度低于230℃，更優(yōu)選地，低于200℃。各低共熔合金組分可以選自：Sn-Zn、Sn-Bi、Sn-Cu、Sn-Ag、Al-Si、Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Cu-Bi和Sn-Ag-In-Bi。還可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它低共熔組分。

除了所述低共熔組分之外，所述焊接合金中還可以包含單質(zhì)金屬。添加此類單質(zhì)金屬以改進(jìn)表面光澤、保存穩(wěn)定性，或者減小在焊接接頭處焊接合金的表面張力。單質(zhì)金屬包括但不限于Ag、Cu、Fe、In、Mg、Mn和它們的混合物。

在本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供通過焊接接頭連接至少兩件工件的方法。所述方法包括在待連接的至少兩件工件之間的焊接接頭處提供如本發(fā)明的第一個(gè)方面所述的焊接合金。所述工件可以是金屬、陶瓷、玻璃或玻璃-陶瓷。

然后在焊接環(huán)境中在低于230℃的焊接溫度下加熱此焊接合金。在所述低共熔組分中的金屬是反應(yīng)活性的，因此能夠防止在焊接接頭處發(fā)生氧化。故此在所述焊接合金中不需要助焊劑添加劑。此外，所述焊接可以在大氣環(huán)境如含有氧的大氣中進(jìn)行。再者，不需要保護(hù)氣體，因?yàn)樗龊附涌梢栽诜?高真空和低溫度環(huán)境下進(jìn)行。

在此焊接溫度下，在這兩件工件之間的焊接接頭的區(qū)域內(nèi)，所述焊接合金開始熔解和熔合。在所述焊接接頭的界面產(chǎn)生由所述焊接合金中的金屬和所述工件形成的金屬間相。在此潤濕現(xiàn)象之后，所述工件的潤濕性被改進(jìn)。最后，將熔合的焊接合金冷卻由此形成所述焊接接頭。冷卻時(shí)，所述熔合的焊接合金固化并且牢固地連接這兩件工件。優(yōu)選地，相對緩慢地冷卻所述熔合的焊接合金，特別是當(dāng)所述工件具有顯著不同的熱膨脹系數(shù)時(shí)；否則在快速和/或不均勻冷卻的情況中，在所述焊接接頭處或者在所述工件本身內(nèi)可能形成裂縫。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

實(shí)施例1

使用可商購的Sn-Zn低共熔組分和Al-Si低共熔組分作為形成本發(fā)明的焊接合金的二元低共熔組分。

在感應(yīng)爐中，將99.5重量％的Sn-Zn低共熔組分與0.5重量％的Al-Si組分混合。在真空中將此混合物熔融以防止被氧和氮污染。然后冷卻此熔融物形成糊狀的所述焊接合金。