[發明專利]一種含有石墨烯的高強度銀基釬料及其熔煉方法

有效

• 申請號: 201710471259.8
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107309574B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 王星星
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;C22C1/10;C22C1/02;C22C5/06
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所(普通合伙) 41114
• 代理人: 王霞

本發明公開了一種含有石墨烯的高強度銀基釬料，是由銀或銀合金65.0~99.5份，鍍金屬石墨烯6.5~26.5份，銣0.5~9.6份，微量元素0.1~0.3份熔煉而成：按比例準確稱量各原料；采用真空冶煉爐將鍍金屬石墨烯與55~70%的銀或銀合金熔煉為銀/石墨烯合金A1，其次將銣與24~29%的銀或銀合金在真空冶煉爐中熔煉為A2合金，然后將微量元素與剩余的銀或銀合金在真空冶煉爐中熔煉為A3合金；將A1合金熔化后依次加入A2合金、A3合金，得到熔融態的銀基合金按常規方法加工后得到絲狀或帶狀銀基釬料。本發明研制開發的含石墨烯的銀基釬料，不含Cd、Pb、Cr等有毒有害元素，綠色環保，熔化溫度適中、潤濕性好，強度高。

技術領域

本發明涉及釬焊材料，尤其是涉及一種含有石墨烯的高強度銀基釬料，本發明還涉及該高強度銀基釬料的熔煉方法。

背景技術

銀基釬料作為目前應用最廣泛的一類硬釬料，熔化溫度適中、潤濕性好、填縫能力優異，具有較好的連接強度、韌性和導電性，是航空航天、家用電器、電子等行業必不可少、至關重要的焊接材料。目前制備銀基釬料的方法主要有熔煉合金化法、粉末電磁壓制法、原位合成法、快速凝固法等。但是采用上述方法制備出的銀基釬料的連接強度較低，由于銀基釬料本身的力學性能尤其是強度較低，導致釬焊接頭的抗拉或剪切強度較低。在對受高外力（700 MPa以上）、大靜力結構件材料進行釬焊時，現有的銀基釬料已無法滿足相關技術和工程領域的性能要求。

“新材料之王”石墨烯作為目前強度最高的一種新型二維材料，其硬度大于鉆石，比世界上最好的優質鋼鐵的強度還要高100多倍，如果能將石墨烯用于銀基釬料領域，則有望克服現有銀基合金釬料連接強度低的不足，開發出新型高強度的銀基釬料。

發明專利《一種銀釬焊膏及其制備方法》（ZL 201610125808.1）公開了一種采用石墨烯粉+載體+釬劑+銀焊粉進行研磨制備銀焊膏的方法，雖然石墨烯粉在具有一定粘度的載體中可均勻分散，但釬劑和銀焊粉由于理化性能相差較大，即使通過研磨釬劑和焊粉在載體中也無法均勻分散，這將導致銀焊膏的連接性能較差，無法保證焊接件的可靠性連接。同時，該專利所用銀焊粉為AgCuP、AgCuZn、AgCuZnCd，焊粉中含有P、Zn蒸發性元素，在真空系統和真空構件連接中，該專利提出的銀焊膏將無法可靠連接，同時Cd是有毒元素，故該專利具有一定的局限性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熔化溫度適中，潤濕性好的含有石墨烯的高強度銀基釬料，可滿足真空系統和真空構件的釬焊連接；本發明還提供該高強度銀基釬料的熔煉方法。

為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案：

本發明所述的含有石墨烯的高強度銀基釬料，是由原料銀或銀合金、鍍金屬石墨烯、銣和微量元素按下述重量百分比熔煉而成：

銀或銀合金65.0~99.5份，鍍金屬石墨烯6.5~26.5份，銣0.5~9.6份，微量元素0.1~0.3份。

所述銀合金為銀銅、銀銦二元合金，或銀銅鈀、銀銅銦、銀銅錫、銀銅鋅、銀銅釩、銀銅鎳、銀銅錳、銀銅鎵等三元合金

所述鍍金屬石墨烯為鍍銀石墨烯或鍍銅石墨烯。

所述微量元素由釔、鎂、鍺、鐠、稀土元素（鈰、鑭）、鎵、銦、鈷、金、硅中的任意兩種或三種組成。

本發明含有石墨烯的高強度銀基釬料的熔煉方法為：

按比例準確稱量各原料；首先采用真空冶煉爐將鍍金屬石墨烯與55~70%的銀或銀合金熔煉為銀/石墨烯合金A1，其次將銣與24~29%的銀或銀合金在真空冶煉爐中熔煉為A2合金，然后將微量元素與剩余的銀或銀合金在真空冶煉爐中熔煉為A3合金；

將A1合金熔化后依次加入A2合金、A3合金，得到熔融態的銀基合金，將熔融態的銀基合金按常規方法加工后得到絲狀或帶狀銀基釬料。