[发明专利]一种提高钎缝强度的钎焊方法及其钎焊炉

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料之间的钎焊方法，尤其是涉及一种铜合金软钎焊时提高钎缝强度的钎焊方法，本发明还涉及专用于该方法中的钎焊炉。

背景技术

钎焊是金属材料连接的重要方法之一，广泛应用于航空航天、电子工业、家电行业和仪表制造等领域。软钎焊是采用液相线温度在450℃以下的钎料进行的钎焊，软钎料大多数是锡基钎料，锡铅钎料是最常用的软钎料，锡基钎料还包括无铅钎料，主要替代含铅钎料应用于电子、食品、医疗等行业。

正常对铜合金进行软钎焊时，铜与熔融态的锡基钎料很容易发生界面反应，生成金属间化合物，如熔融态的锡与铜反应形成Cu₆Sn₅、Cu₃Sn，这些金属间化合物的粘附力非常小，一般还非常脆，容易引起局部脆化，导致钎焊接头失效，有些金属间化合物（如Cu₆Sn₅）在高温下容易长大，形成金属间化合物层，也容易引起接头失效，使钎焊接头的可靠性降低。

为提高钎焊接头的强度，一般采用在铜母材表面电镀镍、金等金属，这样虽然可以避免锡基钎料与铜母材反应生成过多的金属间化合物，然而镀层镍、金的价格昂贵，使电镀工艺的成本高昂。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的不足，提供一种利用磁控偏析原理提高钎缝强度的焊接方法，本焊接方法得到的钎缝连接强度高，成本低；为简化操作，本发明还提供了该方法中专用的钎焊炉。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的提高钎缝强度的钎焊方法，首先选择使用含有铁磁性金属粉的锡基钎料；施焊时，将铜母材和待焊母材表面处理干净、涂上钎剂，将上述钎料置于铜母材和待焊母材之间，然后加热钎焊接头，使钎料熔化；与此同时，在靠近铜母材一侧施加强磁场，磁场方向垂直于母材并朝向铜母材方向，这时熔融钎料中的铁磁性金属粉在磁场作用下向铜母材侧界面处偏聚，最终在铜母材表面形成一层金属保护层，然后将钎焊在一起的工件冷却即完成钎焊作业。

所述铁磁性金属粉可以采用下述方法向锡基钎料中添加：a、在制备锡焊膏过程中添加适量的铁磁性金属粉；或b、在制备药芯锡焊丝时，将药芯换成铁磁性金属粉，制备出带铁磁性金属粉芯的焊丝；或c、在熔炼锡基钎料的过程中添加铁磁性金属粉，待钎料熔化后搅拌均匀，钎料铸锭凝固后，即可得到含有金属粉的钎料基体。

所述铁磁性金属粉包括镍或/和铁或/和钴粉末；所述添加铁磁性金属粉的质量为钎料质量的5%-10%。

为便于该钎焊方法的实施，本发明还提供了一种专用的钎焊炉，，它包括炉体以及置于炉体内的托板，在靠近托板的炉体外设置有钕铁硼磁增强体，所述钕铁硼磁增强体上缠绕有导电线圈，所述导电线圈的头、尾两端分别与电源开关电连接。

本发明的优点体现在以下几方面：

1、施焊时，在外加磁场的作用下，熔融状态的钎料中铁磁性金属粉在铜母材界面处形成一层均匀的金属层，该金属层将铜母材与熔融态的钎料隔离，可以避免锡基钎料与铜母材生成脆性金属间化合物层，提高了钎焊接头的强度。

2、本发明钎焊方法在铜母材界面处所形成的金属保护层与传统镀镍、镀金保护层相比，成本低且工艺简单。

3、钎焊时，熔融的钎料与添加的金属粉末颗粒发生反应，生产较稳定的金属间化合物，可以提高焊缝的强度。

4、在锡基钎料中混合进铁磁性金属粉，这些铁磁性金属粉末成为异质形核点，提高了形核率，细化了钎料晶粒，改善了钎料的组织，提高了钎焊接头的强度。

附图说明

图1是本发明专用钎焊炉的结构示意图。

具体实施方式