[发明专利]铜基焊接合金及焊接方法

说明书

本发明专利申请是国际申请号PCT/DE2004/001736，国际申请日为2004年8月3日，进入中国国家阶段的申请号为200480001002.7，名称为“铜基焊接合金及焊接方法”的发明专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明是相关于一种铜基的焊接合金以及一用以焊接两个或是更多个金属部分的方法。

背景技术

已知铜基的焊接合金，举例来说出处有EP 0103805A2，在所述的文件中描述到的铜基焊接合金具有一结构，是至少50％非结晶形以及一由5到52原子百分比的镍、2到10原子百分比的锡以及10到15原子百分比的磷、剩余铜以及杂质的成分。在这个例子中所述铜、镍与锡的总量落在一大约是85到90原子百分比范围内。

再者，RU 2041783C1中已经揭露一非结晶形的铜基焊接合金，其包含5到20原子百分比的镍、20到10原子百分比的锡以及10到15原子百分比的磷、剩余铜，以及一以0.01到最高0.5原子百分比量添加到其中，用以改善潮湿性质的一个或是多个选自镓、铟、铋、铅、镉以及/或是锌其中的元素。

以上所述的铜基焊接的软焊都包含磷作为一合金元素，乃是因为相较于其它的铜基焊接合金的软焊来说，这个元素降低了熔点，并且导致降低这个焊接的软焊工作点。此外，以上所述的焊接软焊由于他们磷的内含而具有与生俱来的流动性质，并且可在不需要使用到任何助熔剂下，应用在铜及铜合金的黏合上，例如有黄铜。以上所述的铜-镍-锡-磷的焊接软焊具有恰低于750℃的液化温度，因此导致其作为所有铜基焊接的软焊中具有最低工作点的代表。

以上所述的铜基焊接的软焊可以被制造如同粉末、糊状物、导线或是不定型金属薄片。粉末是藉由熔态原子化来制造，糊状物是藉由混合熔态粉末与有机黏附剂以及溶剂。

然而，所述铜-镍-锡-磷合金固有的易脆性，意味着快速的固体化技术是制造以同质且易延展金属薄片形式的这类型焊接的软焊的唯一方法。

已经发现到以上所述铜-镍-锡-磷合金九具有一个趋势是在其表面上的非常地大规模氧化，特别是当他们以延长的时间被暴露在一个高空气湿度中，以致合金条状物的表面上产生污点以及斑点。接下来，所述金属薄片的表面会有紫色以及/或是绿色以及/或是棕色的污点，这个污点可能扩到大部分所述金属薄片上。甚至藉由RU 2041783C1就提醒到这个不是很令人满意的现象。如果有的话，在那些文件中揭露到镓、铟、镉以及锌的添加提供没有多少的抗表面氧化保护。

这个大规模表面氧化的发生，可能在所述合金的焊接性质上，具有一非常负面的效果。特别是在流动以及潮湿性质的严重恶化。

再者，接合位置可能只能不完全地被焊接软焊所填充，且必然地，不在确实地保证所述接合部分的机械稳定度。当焊接温度改变时这类型的接合缺失或是其它相似的产物将会导致他们所需要的热传导速率降低相当多。

迄今，这个于序言中描述的铜基焊接合金的问题，已经藉由昂贵的封装所克服，特别是在抽真空下，以防止即使是处于保存在热/以及或是潮湿区域过长时间后的表面氧化。

然而这个复杂的封装导致制造、封装本身或是储存上相当多的额外花费。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一可抗表面氧化的铜基焊接合金，以及提供一利用这类焊接合金的焊接方法，其保证焊接后的接合没有任何缺失在其中。

根据本发明，这个目的藉由具有一包含Ni_a Sn_bZn_cP_d Cu_剩余的成分的一焊 接合金所达成，其中2原子百分比≤a≤20；2原子百分比≤b≤12原子百分比；0.5原子百分比≤c；6原子百分比≤d≤16原子百分比；而剩余铜与杂质的铜、镍、锡与锌的总量介于0到95原子百分比。添加多于0.5原子百分比的锌到合金产中，特别是明显的多于时，产生一明显的抗氧化性。这些焊接合金可以制造成以结晶或是非结晶形两种形式的糊状物、粉末或是金属薄片。

在本发明的一较佳实施例中，焊接合金具有一成分，其包含：Ni_aSn_bZn_cP_dCu_剩余，其中3原子百分比≤a≤10原子百分比；2原子百分比≤b≤8原子百分比；0.8原子百分比≤c；8原子百分比≤d≤15原子百分比；剩余铜与杂质。