[發明專利]一種三元合金封接材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610713013.2
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN106222478B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 宴弘
• 申請（專利權）人: 無錫日月合金材料有限公司
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C30/02;C22C1/02;C22F1/08;C22F1/16
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙)32228
• 代理人: 姬穎敏,聶啟新

技術領域

本發明涉及真空電子行業中真空電子管的封接材料技術領域，尤其是涉及一種Ag、Cu、Ga三元合金封接材料。

背景技術

隨著現代信息技術、航空航天技術以及真空電子技術的迅猛發展，釬焊技術以其獨特的優越性能被廣泛應用于復雜結構、精密結構的焊接。近年來，特別是真空電子封裝技術的快速發展，在真空電子管封接行業中，由于真空電子管使用頻率高，并要求一直要保持真空狀態，因此對真空電子管的封接材料，特別是對陶瓷與金屬、金屬與金屬的封接材料要求都比較高。

銀基釬料因其具有良好的力學性能、導電性能、耐腐蝕性能、焊接接頭氣密性好等性能，成為廣泛公認的一種適合真空電子封接的優異材料。為了能夠滿足真空電子封裝中封接釬料的使用需求量，越來越多的銀基釬料被投入電子封裝中使用，進而涉及到最大的問題是銀的大量損耗，大大提高了釬料的使用成本。因此，低銀或無銀釬料成為當前真空電子封裝行業中迫切需求的封接材料。

此外，傳統的銀基釬料(比如AgCu28、AgCu50等)的熔點都在780℃以上，封接時的溫度都要求達到850～1000℃或更高，高的封接溫度需要大量的能源損耗，同時帶來的問題是大大增加了生產成本。當今社會提倡建設能源節約型新型社會，真空電子封接生產中高能耗難以滿足社會的需求。因此，中溫或低溫型釬料也逐漸成為眾多釬料研發團隊追求的目標。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本申請人提供了一種真空管封接合金材料及其制備方法。本發明既降低了材料成本，又降低了封接時的能源損耗，同時使用封接材料的清潔度及浸潤性有了明顯的提高，封接后氣密性好，防腐蝕，抗氧化性能強。

本發明的技術方案如下：

一種三元合金封接材料，其組分及各組分的質量百分比為：Ag：35～45％；Cu：45～55％；Ga:5～15％。

一種所述的三元合金封接材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將原料Ag、Cu、Ga按配比放入真空熔煉爐中，爐內真空度達到4×10^-1～4×10^-2Pa后，再將爐內加熱到1000～1100℃，保溫20～40分鐘；

(2)待Ag、Cu、Ga在真空爐內徹底熔化形成熔融液后，降溫至800～900℃，將熔融液倒入定型模具內，待溫度降至室溫后，再將定型模具從真空爐內去取出，得到加工本焊接材料所需的鑄錠；

(3)將步驟(2)中得到的鑄錠在600～700℃下固溶處理，保溫30～40min后，快速冷卻到室溫，以確保得到過飽和固溶體，再在300～400℃下時效處理1～2小時；

(4)將步驟(3)中得到的鑄錠先進行車剝，以削掉鑄錠表面的臟污及氧化層，然后采用軋機進行冷軋，厚度達到1～2mm時，打卷放置在600～700℃保溫2～5小時，然后自然冷卻到室溫；

(5)退火處理后的帶材繼續經軋機冷軋到厚度為0.05～0.1mm后，再將其分剪為一定寬度的帶材進行沖壓出所需形狀。

本發明有益的技術效果在于：

傳統的銀基釬料含銀量高、封接溫度高，造成大量銀原料的使用以及生產中能源的消耗，最終導致的問題是大大提升了加工、生產成本和使用成本，遠遠無法滿足日益競爭的市場和社會需求。

為了能夠解決以上的問題，尋求性能優異的合金釬料取代傳統的銀基釬料成為必要。通過大量的資料和實驗證明，合金化處理不僅可以改變合金的成分，還可以優化合金釬料的性能，例如力學性能，熔點，流淌性等。在眾多添加合金元素中，鎵元素(Ga)因其具有較低的熔點(熔點為29.75℃)，原料成本低，合金化后明顯降低釬料熔點等特點，成為添加合金元素的最佳選擇。

本發明針對上述傳統銀基釬料的缺點，采用添加元素共融的方法合金化釬料，通過一系列不同成分配比的合金樣品性能測試結果與傳統銀基釬料性能的比較，成功地制備出了一種可以取代傳統銀基釬料的低銀、低熔點的三元合金釬料。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發明進行具體描述。

實施例1

本申請人提供了一種三元合金封接材料，其組分及各組分的質量如表1所示。具體的制備方法如下：

(1)將Ag、Cu、Ga按配比放入真空熔煉爐中，爐內真空度達到4×10^-2后，再將爐內加熱到1000℃，保溫20分鐘；