[发明专利]一种三元合金封接材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及真空电子行业中真空电子管的封接材料技术领域，尤其是涉及一种Ag、Cu、Ga三元合金封接材料。

背景技术

随着现代信息技术、航空航天技术以及真空电子技术的迅猛发展，钎焊技术以其独特的优越性能被广泛应用于复杂结构、精密结构的焊接。近年来，特别是真空电子封装技术的快速发展，在真空电子管封接行业中，由于真空电子管使用频率高，并要求一直要保持真空状态，因此对真空电子管的封接材料，特别是对陶瓷与金属、金属与金属的封接材料要求都比较高。

银基钎料因其具有良好的力学性能、导电性能、耐腐蚀性能、焊接接头气密性好等性能，成为广泛公认的一种适合真空电子封接的优异材料。为了能够满足真空电子封装中封接钎料的使用需求量，越来越多的银基钎料被投入电子封装中使用，进而涉及到最大的问题是银的大量损耗，大大提高了钎料的使用成本。因此，低银或无银钎料成为当前真空电子封装行业中迫切需求的封接材料。

此外，传统的银基钎料(比如AgCu28、AgCu50等)的熔点都在780℃以上，封接时的温度都要求达到850～1000℃或更高，高的封接温度需要大量的能源损耗，同时带来的问题是大大增加了生产成本。当今社会提倡建设能源节约型新型社会，真空电子封接生产中高能耗难以满足社会的需求。因此，中温或低温型钎料也逐渐成为众多钎料研发团队追求的目标。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种真空管封接合金材料及其制备方法。本发明既降低了材料成本，又降低了封接时的能源损耗，同时使用封接材料的清洁度及浸润性有了明显的提高，封接后气密性好，防腐蚀，抗氧化性能强。

本发明的技术方案如下：

一种三元合金封接材料，其组分及各组分的质量百分比为：Ag：35～45％；Cu：45～55％；Ga:5～15％。

一种所述的三元合金封接材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)将原料Ag、Cu、Ga按配比放入真空熔炼炉中，炉内真空度达到4×10^-1～4×10^-2Pa后，再将炉内加热到1000～1100℃，保温20～40分钟；

(2)待Ag、Cu、Ga在真空炉内彻底熔化形成熔融液后，降温至800～900℃，将熔融液倒入定型模具内，待温度降至室温后，再将定型模具从真空炉内去取出，得到加工本焊接材料所需的铸锭；

(3)将步骤(2)中得到的铸锭在600～700℃下固溶处理，保温30～40min后，快速冷却到室温，以确保得到过饱和固溶体，再在300～400℃下时效处理1～2小时；

(4)将步骤(3)中得到的铸锭先进行车剥，以削掉铸锭表面的脏污及氧化层，然后采用轧机进行冷轧，厚度达到1～2mm时，打卷放置在600～700℃保温2～5小时，然后自然冷却到室温；

(5)退火处理后的带材继续经轧机冷轧到厚度为0.05～0.1mm后，再将其分剪为一定宽度的带材进行冲压出所需形状。

本发明有益的技术效果在于：

传统的银基钎料含银量高、封接温度高，造成大量银原料的使用以及生产中能源的消耗，最终导致的问题是大大提升了加工、生产成本和使用成本，远远无法满足日益竞争的市场和社会需求。

为了能够解决以上的问题，寻求性能优异的合金钎料取代传统的银基钎料成为必要。通过大量的资料和实验证明，合金化处理不仅可以改变合金的成分，还可以优化合金钎料的性能，例如力学性能，熔点，流淌性等。在众多添加合金元素中，镓元素(Ga)因其具有较低的熔点(熔点为29.75℃)，原料成本低，合金化后明显降低钎料熔点等特点，成为添加合金元素的最佳选择。

本发明针对上述传统银基钎料的缺点，采用添加元素共融的方法合金化钎料，通过一系列不同成分配比的合金样品性能测试结果与传统银基钎料性能的比较，成功地制备出了一种可以取代传统银基钎料的低银、低熔点的三元合金钎料。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行具体描述。

实施例1

本申请人提供了一种三元合金封接材料，其组分及各组分的质量如表1所示。具体的制备方法如下：

(1)将Ag、Cu、Ga按配比放入真空熔炼炉中，炉内真空度达到4×10^-2后，再将炉内加热到1000℃，保温20分钟；