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[刀具焊接] 银基钎料研究现状与发展趋势 张安邦, 陈帅, 赵伟, 尚维国, 孙昊, 郑云丰, 赵岩

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    发表于 2019-8-8 08:18:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    银基钎料研究现状与发展趋势
    张安邦 陈帅 赵伟 尚维国 孙昊 郑云丰 赵岩 1.豫光金铅股份有限公司 河南济源 454650;2.济源豫金靶材科技有限公司 河南济源 454650
    摘要:综述了了银基钎料的分类、合金元素的影响、基本性能以及应用现状,阐述了近年来银基钎料的主要研究方向:(1)开发低银/无银钎料,(2)无镉银钎料研究,(3)稀土银基钎料研究,(4)复合钎料研究。并指出开发环保、低成本、高性能的银基钎料将是未来研究的重点。
    关键词:银基钎料;分类;合金元素;应用;
    1.引言

    [size=1em]银基钎料的在现代工业中,如电子、家电、航天航空、能源、汽车制造等领域广泛应用,尤其是钎焊温度要求在650-800℃范围的钎料,很难找到其他贱金属钎料来代替。银基钎料的应用历史悠久,远在古埃及出土的文物中,就发现了使用银基钎料钎焊而成的管状工具。到了20世纪40年代以后,美国工业技术不断提升,将银基钎料引入高温蒸汽发动机元件的钎焊。随着我国家电、汽车、电子工业的高速度发展,钎焊技术应用越来越广,我国对银基钎材料的需求和产量不断增加,图1.为近年来中国白银消费结构,根据统计近几年钎焊用银量占中国白银消费总量达到10%左右。

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    [size=0.8em]图1 近年来中国白银消费结构(安泰科)

    [size=1em]银基钎料的研究和发展一直为人们所重视,国内外对银钎料的研究,分析研究银钎料中合金元素的影响作用,并以此为基础,开发出了各种性能优良的钎料,来满足工业生产中各种各样的要求。本文主要从钎料类别特点和工业应用两个方面介绍了国内外有关银基钎料的研究现状,并分析了银基钎料未来发展的方向,期望为银基钎料相关领域的工程研究和技术发展提供参考信息。

    2.银基钎料发展现状

    [size=1em]银基钎料通常是以银或银基固溶体为主的钎料合金,是当前应用最广泛的硬钎料之一。银基钎料的熔点适中,具有抗腐蚀性强,蒸汽压低并有很好的流动性及润湿性,有良好的加工塑性以及良好的导电性等优点,可钎焊铜、镍、可阀合金和不锈钢等,特别适用于电子真空器件以及航空发动机等重要零件的钎焊,所以在航空工业和电子工业中得到广泛的应用。常见的银基钎料都有铜元素加入形成二元合金体系,为减少银成分含量,降低钎料溶点,在二元的基础上一般添加锌,锡,锂,锰,镍,镉,铟等元素,构成多元合金体系。目前较为普遍使用的二元钎料有银铜系、银锰系、银铝系,多元钎料有:银铜锌系、银铜锡系、银铜锂系、银铜镍系等几十种钎料。美国、德国、日本、前苏联都制定有各自的银钎料标准。我国也采用银合金钎料的国际标准,此外还制定了航空、电子工业等专用银基钎料的国家标准。

    2.1 银基二元合金钎料

    [size=1em]在银基二元合金钎料中,银铜二元系列焊料是最常见、应用最广泛的钎料。银铜二元合金具有良好的流动性、润湿性和导电性,而且不含易挥发的组元,在电子工业中得到广泛应用,特别适用于电子管、真空器件和电子元件的分级钎焊。现在所使用的银铜系钎料如表1所示,工业上常用的且用量最大、最典型的银钎料有Ag-50Cu,Ag-28Cu,Ag-7.5Cu等。

    [size=0.8em]表1 典型银铜二元系钎料的化学成分及性能
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    [size=1em]在银基二元合金钎中其它类型的钎料有:银锰钎料(BAg85Mn)和银铝钎料(BAg95Al)。BAg85Mn钎料,具有较高的熔点和高温强度,焊接在高温下工作的零件,如喷气式发动机的滑轮导向叶片和燃烧室零件等,钎焊不锈钢薄件而没有被破坏危险。BAg95Al钎料,高温接头强度较高,可用在航空工业中钎接不锈钢和耐热钢,如航天飞行器中的高压涡轮风扇机匣焊接。

    2.2 银基多元合金钎料

    [size=1em]随着产业的发展,对钎料要求越来越高,简单的二元合金钎料已经不能满足钎焊性能要求,各国工作者在银铜二元的基础上,添加降低熔点或改善焊接性能的元素,发展出多种合金系列钎料,目前银基钎料中常添加的合金元素及其作用如表2。典型的多元合金钎料有:银铜锌系、银铜锡系、银铜锂系、银铜镍系、银铜钛系等三元合金钎料,以及以银铜锌和银铜锡为基础发展出来的四元或五元合金钎料,如银铜锌镉、银铜锌镍等钎料。

    [size=0.8em]表2 银基钎料中常见添加元素及其作用
    f9d46ea3c415dabf89d85cfc529f9ad6.jpg

    [size=1em]表3是常用的多元合金钎料。其中银铜锌系钎料以及银铜锌镉系钎料,由于具有熔化温度低、钎焊接头性能优良、易加工等优点,在为冰箱、空调等制冷行业中广泛使用;银铜锂钎料由于含有锂而使其具有自钎作用,在使用时可不用钎剂;银铜钛系钎料对陶瓷、金刚石等具有良好的润湿性,常用于钎焊陶瓷和金刚石等;银铜锌锡系钎料和银铜锌镍系钎料具有良好的润湿性、接头强度及加工性能,使其在某些领域可以代替含镉银钎料;五元合金钎料如BAg49ZnCuMnNi,具有很好的润湿性、流散性、适中的钎焊温度、较小的钎焊热应力开裂,常用于冶金锯和木工刀具钎焊。

    [size=0.8em]表3.常用银基多元合金钎料
    61903d06fdb5a29b6eac37aa5d7d618c.jpg

    3.银基钎料的未来发展趋势

    [size=1em]国内外对银钎料的研究主要是分析研究银钎料中合金元素的影响作用,并以此为基础开发各种性能优良的钎料,近年来银基钎料的研究方向主要有:(1)开发低银/无银钎料,(2)无镉银钎料研究,(3)稀土银基钎料研究,(4)复合钎料研究。

    [size=1em](1)低银/无银钎料

    [size=1em]研制低银钎料取代高银钎料,银含量控制在15%以内的低银钎料。第二,研制无钎料系列,如铜憐基系列钎料,以及含锰或含锡的铜基钎料。

    [size=1em](2)无镉银钎料

    [size=1em]含镉银钎料具有出色的钎焊工艺性能,自该系列钎料问世以来,在制造领域得到广泛地推广和大规模地应用。但镉是重金属元素,对人类危害极大。早在 20 世纪 70 年代末期,国外广泛开展了无镉钎料的研究工作,并取得了显著成效。国内有关新型无镉银钎料的研发已经达到了国际先进水平,近几年陆续研究开发出的多种可替代含镉银钎料的含镓、铟的稀土元素中温无镉银钎料已在许多产品上和相关企业得到应用。

    [size=1em](3)稀土银基钎料

    [size=1em]稀土元素在改善银钎料性能方面的作用巨大,成为近年来国内外钎料界研究的重点,目前,对稀土元素改善钎料性能的研究主要集中在稀土元素镧、铈以及镧和铈的复合稀土对细化钎料微观组织、提高钎料强度以及铺展润湿性等几个方面。

    [size=1em](4)复合钎料

    [size=1em]随着工业发展,对钎料性能要求越来越高,已不满足简单的合金化生产的银基钎料,各国开始了复合钎料的研究。如表面镀锡银钎料、银合金/Cu-P 复合钎焊片以及药芯银钎料等,通过复合处理的钎料,降低可银含量,也可以替代难焊母材的表面改性处理,降低钎焊成本。

    4.总结

    [size=1em]随着工业发展,银钎料的应用范围正在日益扩大,新型钎料合金系的的研发水平虽然已经比较成熟,但仍存在很多问题需要解决或完善。面对生产中对钎料性能以及使用条件不断地增加,开发性能优良的钎料产品满足生产中不同要求仍旧是亟待解决的问题。同时价格低廉的焊料替代价格高昂的焊料,环保材料代替有毒材料是发展的必然过程,开发环保、低成本、高性能的银基钎料也将是未来研究的重点方向。

    [size=1em]参考文献:

    [size=1em][1]张启运,庄鸿寿.钎焊手册[M].机械工业出版社,2008.

    [size=1em][2]吴春萍,易丹青,许灿辉,等.银基合金研究现状与发展趋势[J].电工材料,2012(2):56-65.

    [size=1em][3]孙斌.Ag-Cu-P-Ge系电子封装中温钎料生产工艺及组织性能研究[D].中南大学,2009.

    [size=1em][4]卢方焱,薛松柏,张亮,等.Ag-Cu-Zn系钎料的研究现状及发展趋势[J].焊接,2008(10):13-19.

    [size=1em][5]陈登权,李伟,罗锡明,等.电子工业用金基和银基中温钎料的研究进展[J].贵金属,2009,30(3):62-67.

    [size=1em][6]姜婷,李银娥,郑晶,等.真空电子钎焊用银钎料的研究现状[J].中国材料科技与设备,2011(5):6-8.

    [size=1em][7]史秀梅,郭菲菲.电真空器件用焊接材料的发展现状与前景[J].新材料产业,2012(1):16-19.

    [size=1em][8]李卓然,矫宁,冯吉才,等.合金元素对AgCuZn系钎料合金组织与性能的影响[C]// 第十二次全国焊接学术会议.2007:65-68.

    [size=1em][9]Shiue R K,Wu S K,Chan C H.Infrared brazing Cu and Ti using a 95Ag-5Al braze alloy[J].Metallurgical & Materials Transactions A,2004,35(10):3177-3186.

    [size=1em][10]祖国兴.银铜钛合金钎料成材工艺的研究[J].稀有金属材料与工程,1988(5):31-35.

    [size=1em][11]张倩.典型Cu-P,Ag-Cu-Zn钎料性能研究及新型代银钎料的研制[D].兰州理工大学,2013.

    [size=1em][12]韩宪鹏,薛松柏,赖忠民,等.无镉银钎料研究现状与发展趋势[J].焊接,2007(6):19-23.

    [size=1em][13]卢方焱.镓、铟及稀土对银铜锌钎料组织和性能影响的研究[D].南京航空航天大学,2009.

    [size=1em][14]王星星,彭进,李帅,等.电镀锡银钎料的均匀腐蚀性和抗氧化性分析[J].焊接学报,2017(12):37-40.

    [size=1em][15]龙伟民,董博文,张青科,等.基于银合金先导润湿的铜磷钎料钎焊钢[J].焊接学报,2017,38(1):1-4.

    [size=1em][16]赵建昌,吕登峰,龙伟民,等.新型药芯银钎料的制造技术及应用前景[J].焊接,2016(5):9-11.


    [size=1.8em]Present Situation and Development Trends of Silver-based Solder
    [size=1em]ZHANG Anbang CHEN Shuai ZHAO Wei SHANG Weiguo SUN Hao ZHENG Yunfeng ZHAO Yan
    (1.Henan Yuguang Gold & Lead Co.,Ltd.,Jiyuan Henan 454650;2.Jiyuan Yujin Target Technology Co.,Ltd.,Jiyuan Henan 454650)

    [size=1em]Abstract The classification of silver-based solders,influences of alloy elements,basic properties and application status were introduced in this paper.The research direction of silver-based solders mainly focus on following aspects.Ⅰ.Development of low silver soldersⅡ Research of cadmium-free solders.Ⅲ .Research of rare earth silver solders.Ⅳ Research of composite solders.It is pointed out that the development of environment-friendly,low cost and high performance silver base solder will be the focus in the future.

    [size=1em]Key Words silver-based solders;classification;alloy elements;application status;



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