[發明專利]一種熔點低于600℃的Sn-Zn-Ti活性釬料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110243599.8
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102319962A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 林鐵松;何鵬;王百慧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K35/28
• 分類號: B23K35/28
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 金永煥

技術領域

本發明涉及一種活性釬料及其制備方法。

背景技術

復合材料是應現代科學發展需求而涌現出的具有強大生命力的材料。鋁基復合材料因其密度小、熔化溫度低、高導熱性且成本低等特性得到世界范圍內的廣泛研究并日趨工業化，目前已成為金屬基復合材料中最常用的、最重要的材料之一。但是，增強相的引入，使得其焊接工藝過程變得相當困難。目前，鋁基復合材料的連接主要包括熔化焊、固相焊、釬焊三大類，而釬焊由于加熱時間短，焊接溫度低，對增強體不會造成大的損傷，對焊件尺寸、形狀等有較大的自由度且簡單易行，而被認為是最有可能用于金屬基復合材料焊接的方法。但是，鋁本身釬焊性不良，加入增強相后，母材的潤濕性成為釬焊鋁基復合材料最主要的問題。采用常規焊接鋁合金的Al-Si系釬料和Zn-Al系釬料進行焊接時，釬料-增強相之間的連接為弱連接，連接界面幾乎不發生反應。所以，當增強相體積分數增大后，常規的Al-Si系釬料或者Zn-Al系釬料在復合材料表面的潤濕性和連接強度都不能滿足要求。但是，由于復合材料基體材料鋁熔點僅為660℃，在600℃就會發生過燒現象，所以，釬焊溫度在600℃以下時，實現釬料對復合材料良好潤濕、釬料和增強相良好連接是鋁基復合材料連接的難題。

發明內容

本發明的目的是為了解決在600℃以下實現釬料對復合材料良好潤濕及釬料與增強相良好連接的問題，提供了一種熔點低于600℃的Sn-Zn-Ti活性釬料。

本發明的一種熔點低于600℃的Sn-Zn-Ti活性釬料按原子數百分比由36％～97％Sn、2.5％～60％Zn和0.5％～4％Ti采用熔煉方法制成。

一種熔點低于600℃的Sn-Zn-Ti活性釬料具體是按以下步驟完成的：

一、制備Sn-Ti合金錠：首先在500℃～600℃的真空條件下熔煉20～50min，然后澆注成錠得到Sn-Ti合金錠；二、成型：將步驟一制備的Sn-Ti合金錠在550℃～650℃下充分熔化，然后加入Zn塊，在550℃～650℃下熔煉10～50min，澆注最終形成Sn-Zn-Ti合金，得到熔點低于600℃的Sn-Zn-Ti活性釬料中按原子數百分比由36％～97％Sn、2.5％～60％Zn和0.5％～4％Ti組成。

本發明的一種熔點低于600℃的Sn-Zn-Ti活性釬料熔點在400℃～500℃左右，潤濕角為43.89°～84.16°，強度為10.56～42.68MPa；本發明不僅改善了對復合材料的潤濕性，而且改善了復合材料連接的接頭形貌，使接頭強度有所提高。

附圖說明

圖1是具體實施方式二十八四的Sn-Zn-Ti釬料的掃描電鏡圖，圖中A區元素質量分數為88.14％Sn、11.86％Zn，B區元素質量分數為3.3％Sn、96.7％Zn，C區元素質量分數為66.73％Sn、33.27％Ti。圖2是采用具體實施方式二十八的Sn-Zn-Ti釬料焊接體積分數為45％的Si₃N₄增強鋁基復合材料的釬焊接頭金相組織圖，圖中I區為釬料區，II區位擴散層，III區為未被擴散的母材。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式中一種熔點低于600℃的Sn-Zn-Ti活性釬料按原子數百分比由36％～97％Sn、2.5％～60％Zn和0.5％～4％Ti采用熔煉方法制成。

本實施方式的Sn-Zn-Ti活性釬料熔點在400℃～500℃左右，潤濕角為43.89°～84.16°，強度為10.56～42.68MPa。本實施方式的Sn-Zn-Ti活性釬料含有的焊接陶瓷的活性元素Ti可以和母材中的陶瓷增強相發生反應，實現釬料-增強相之間的連接，可以改善釬料在母材表面的潤濕性；在焊接過程中，釬料和母材也發生互擴散現象，釬料當中的Sn元素擴散到母材當中，擴散層厚度最多可達400μm，母材當中的Al元素則擴散到釬料當中與Ti元素形成TiAl化合物，改善了復合材料連接的接頭形貌，使接頭強度有所提高。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一的不同點是：所述的熔點低于600℃的Sn-Zn-Ti活性釬料按原子數百分比由40％～94％Sn、3％～59％Zn和1％～3％Ti采用熔煉方法制成。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二之一不同點是：所述的熔點低于600℃的Sn-Zn-Ti活性釬料按原子數百分比由45％～90％Sn、6％～54.5％Zn和0.5％～4％Ti采用熔煉方法制成。