[发明专利]用于铜焊或焊接操作的丝

说明书

本申请是2006年11月9日提交的、申请号为200680050260.3、发明名称为“具有含焊剂的弹性体的连续长度层的铜焊材料”的中国发明专利申请的分案申请。本申请主张2005年11月10日的美国第60/735,323号专利申请的优先权。

技术领域

本发明通常涉及铜焊材料和铜焊焊剂，且更明确地，涉及涂有焊剂或者以焊剂为核心的铜焊材料。

背景技术

已知多种用于接合金属部件的方法，包括机械结合、粘接、焊接、熔接和铜焊。尽管铜焊、焊接和熔接是类似的，但是存在重要的不同。通常在较低温度(低于450摄氏度)执行焊接，但是不产生坚固的接缝。熔接是高温过程，其中将待接合的两个金属实际熔化并熔合在一起。铜焊是一种将两片金属与第三、熔融的填充材料接合的方法。熔接和铜焊的接缝通常至少和接合的金属一样坚固。熔接过程优选地用于受益于或要求高度定位、精确定点加热的应用。铜焊在更困难的应用中尤其有用，诸如较大区域的接合、线性接合和具有不同熔点的金属或合金。

在铜焊中，将待接合的部件聚集以使得存在小间隙，其啮合表面之间的所谓的“接缝间隙”。将这些部件加热(或者至少在建议的接缝的区域中加热)到铜焊材料的熔点之上但是在待接合的部件的熔点之下的温度(或者，在两个或两个以上部分由不同金属或合金制成的情况下，低于待接合部件中的任何部件的较低或最低熔点的温度)。可以通过焊枪、熔炉、感应或者可以用于接合部件的任何其他加热方法来提供热量。在接合期间，铜焊材料熔化，从而弄湿待接合部件的表面，且通过毛细管作用将该材料拉至或保持在接缝间隙中。在冷却时，铜焊材料凝固，从而在接合的部件的表面之间形成冶金接合。

可以将铜焊用以接合金属与金属、合金与合金、金属与合金、金属与陶瓷、合金与陶瓷或者陶瓷与陶瓷。可以在铜焊之前用金属或者合金来涂覆陶瓷部件。铜焊材料经常在高于425摄氏度之上的温度熔化。铜焊材料可以包括一或多个碱金属、或者其共晶化合物或合金，诸如铝、铜、金、铂、银、锡、磷、钯、镍、锰、锌、镉、铬、硼、硅、铁、碳、硫、钛、锆、钨、钴、钼、铌、硒、铅、钯、铋、铍、锂和铟；也可以使用其他金属、金属合金或矿物。铜焊材料可以称为“铜焊填充物”或者“填充金属”。在这个申请案中，本文中将用作铜焊材料的任何或所有材料、元素、化合物或混合物称为“铜焊材料”。

此项技术中熟知的是，必须在涂覆铜焊材料之前制备待接合部件的表面，以使得铜焊材料粘着到待接合的表面上。当通过铜焊来接合部件或表面时，优选的是铜焊材料与部件表面的接缝区域都没有会降低铜焊接缝的强度的氧化膜。此可以通过在还原气氛中(诸如，在熔炉中)执行铜焊操作来进行。然而，当在空气中进行铜焊时，使用焊剂混合物或焊剂化合物(称为“焊剂”、“铜焊焊剂”或“焊剂盖”)来消除现存氧化物或者抑制氧化膜形成在铜焊材料或待接合部件的表面上。因此，焊剂必须能够在预先选定的铜焊温度去除金属氧化物同时保持基本上相对于铜焊材料为惰性的。由于焊剂通常为起反应的(例如，能够去除氧化物)，所以应该在铜焊材料的熔化温度或接近该温度将焊剂转换成其熔融状态。首先将焊剂涂覆到待接合的部件的表面并且随后将其激活以通过在接缝上或周围施加热量来去除氧化物和清洁表面。

尽管焊剂的主要目的在于消除和抑制铜焊材料和待接合部件的表面的至少选定区域的氧化(氧化物的形成)，但是焊剂在铜焊材料的熔点之下的温度也必须熔化和流动，弄湿部件和铜焊材料的表面，通过熔融的铜焊材料来促进部件的湿化，并且能够被熔融的铜焊材料所替代。

焊剂通常包括硼酸盐(包括但不限于氟硼酸盐)的共晶化合物、氟化物(包括但不限于氟氢化物)、氯化物或其盐，以及碱金属中的一或多个，且在性质上通常为高度腐蚀性和吸湿性以使得焊剂充分清洁待接合的表面。此项技术中已知非吸湿性和非腐蚀性焊剂混合物。已知焊剂包括美国专利6,395,223、6,227,210、5,781,846和4,301,211中所描述的焊剂，这些专利中的每个专利结合于此作为参考。可以将液体、固体、粉末、浆或糊形式的焊剂涂覆到铜焊材料或待接合的部件。