[发明专利]钌铌二元合金高温钎焊料

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金钎焊料，特别是涉及一种用于真空电子器件中高可靠阴极组件，以难熔金属钨、钼为基材的钌铌二元合金高温钎焊料。

背景技术

目前，能钎焊W、Mo的钎焊料多达几十种，有Cu基、Ni基、Mo基、Pd基、Pt基等焊料，但熔化温度在1700℃～1850℃之间，蒸汽压低，与氢不发生反应，并且能在氢气中钎焊W、Mo的合金焊料很少。目前，只有Pt及Pt基合金能满足这样的使用要求。但由于Pt及Pt基合金原材料价格昂贵，生产成本是钌基合金的3倍多，所以限制了它的大量应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种价格便宜，与难熔金属W、Mo润湿、铺展性好，熔化温度在1700℃～1850℃之间，蒸汽压低，与氢不发生反应，并能在真空电子器件高可靠阴极环境中使用的钌铌二元合金高温钎焊料。而且焊接件在1000℃～1200℃真空工作条件下，该钎焊料的蒸汽压不高于1×10^-5Pa。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钌铌二元合金高温钎焊料，其特征在于其原料组成及重量百分比为：Nb27％～38％，余量为钌及不可避免的微量杂质，所述微量杂质中Zn、Pb、Bi和Mg元素的含量均不得大于0.001％；所述高温钎焊料是指钎焊料的熔化温度为1700℃～1850℃。

所述钎焊料成型后为粉末状。

所述钎焊料在高温1000℃～1200℃的真空条件下的蒸汽压不高于1×10^-5Pa。

本发明所使用的原料纯度：Ru粉≥99.95％、Nb板≥99.95％，钎焊料的制备采用名义成份配料，Ru粉压结后在1000℃～1200℃真空炉中除气，电弧炉熔炼合金铸锭。铸锭通过机械切削加工或机械破碎，再经过高能球磨机研磨，最后筛分、酸洗、还原制得本发明的钌铌二元合金粉末钎料。

本发明的钌铌二元合金高温钎焊料，由于钎焊料合金中含有Ru，降低了钎焊料的熔点，以及Ru对W、Mo具有非常好的润湿性及铺展性能，而且蒸汽压又低。同时Ru对W、Mo有良好的合金化作用，对基体金属腐蚀性也小，填缝能力强，允许有较大的钎缝间隙，会使焊缝高温性能进一步提高。钎焊料中含有Nb是因为Nb与W、Mo均固熔，在接合面能形成良好的扩散层，可进一步提高焊缝的结合强度。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明的钎焊料能在H₂气、Ar气气氛下及真空状态下钎焊钨、钼及其合金，钎焊料不吸氢，在母材上的铺展、润湿性能良好，润湿角小于10°，而且焊接件在1000℃～1200℃真空工作条件下，钎焊料的蒸汽压不高于1×10^-5Pa，价格便宜，是真空电子器件阴极组件钎焊代Pt及Pt基焊料的首选焊料，钎焊料的熔化温度为：1700℃～1850℃。

下面通过实施例，对本发明做进一步的详细描述。

具体实施方式

钌铌二元合金高温钎焊料，其原料的重量百分比组成为：Nb27-38％，余量为钌及不可避免的微量杂质，但杂质中Zn、Pb、Bi、Mg等高蒸汽压元素的含量均不得大于0.001％。

将本发明的钎焊料合金按名义成份配料，Ru粉压结后在1000℃～1200℃真空炉中除气，采用电弧炉熔炼合金铸锭。铸锭通过机械切削加工或机械破碎，再经过高能球磨机研磨，最后筛分、酸洗、还原制得本发明的钌铌二元合金粉末钎料。然后将本发明的钎焊料在H₂气炉中进行焊接工艺性能试验，其在母材W、Mo上的润湿、铺展性能良好，熔化后焊料的铺展面积为原焊料放置面积的3倍多，润湿角小于10°。

实施例1

将本实施例的钎焊料合金按27wt％Nb配料，Ru为余量。采用电弧炉熔炼成锭，铸锭通过机械切削加工或机械破碎，再经过高能球磨机研磨，最后筛分、酸洗、还原制得本发明的钌铌二元合金粉末钎料，然后在H₂气炉中进行钎料的焊接工艺试验，钌铌焊料在母材上的润湿、铺展性良好，对基体无融蚀，熔化后焊料的铺展面积为原焊料放置面积的3倍多，润湿角小于10°。

实施例2

将本实施例的钎焊料合金按33wt％Nb配料，Ru为余量。采用电弧炉熔炼成锭，铸锭通过机械切削加工或机械破碎，再经过高能球磨机研磨，最后筛分、酸洗、还原制得本发明的钌铌二元合金粉末钎料。然后在H₂气炉中进行钎料的焊接工艺试验，钌铌焊料在母材上的润湿、铺展性良好，对基体无融蚀，熔化后焊料的铺展面积为原焊料放置面积的3倍多，润湿角小于10°。

实施例3

将本实施例的钎焊料合金按38wt％Nb配料，Ru为余量。采用电弧炉熔炼成锭，铸锭通过机械切削加工或机械破碎，再经过高能球磨机研磨，最后筛分、酸洗、还原制得本发明的钌铌二元合金粉末钎料。然后在H₂气炉中进行钎料的焊接工艺试验。钌铌焊料在母材上的润湿、铺展性良好，对基体无融蚀，熔化后焊料的铺展面积为原焊料放置面积的3倍多，润湿角小于10°。