[发明专利]一种铜基球形粉体材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种铜基球形粉体材料及其制备方法与应用。所述铜基球形粉体材料包括按照质量百分比计算的如下组分：磷0.01～0.2wt％、锡0.1～0.5wt％、镍0.1～1wt％，其余部分包含铜及不可避免的杂质。所述制备方法包括：使熔炼态铜、磷源、锡源、镍源及还原剂混合均匀，并进行熔炼；采用水雾化或气雾化法将熔炼产物制粉，获得所述铜基球形粉体材料。本发明可适当增加熔融金属的表面张力，获得具有高球形度、高松装密度的铜基球形粉体材料。同时，随着表面张力的增加，焊料填充大间隙焊缝的能力增加，解决了大间隙焊缝难以钎焊的问题。该材料在触变焊料中的含量最高可以达到93％，能够钎焊1mm左右大间隙碳钢零件。

技术领域

本发明涉及一种铜基球形粉体材料，特别涉及一种用于触变焊料的铜基球形粉体材料及其制备方法与应用，属于焊接技术领域。

背景技术

触变焊料主要由特种合金(或金属)粉末与高触变胶体以及活性物质组成，在不受外力情况下，触变合焊料表现出近似固态的特性，例如能保持一定的形状、不会流淌及塌陷等。在受到外力作用时，则立即体现出一定的液体特性，比如具有一定的流动性，能够经由点胶设备，在气动或机械挤压作用下轻松挤出，并能迅速恢复固体状态。触变焊料的这种特殊性质，使得它在自动化钎焊领域具有广阔的应用前景。

触变焊料中，合金粉末的含量对焊接效果的影响很大，特别是对于焊缝间隙较大的碳钢零件，往往由于合金粉末含量不足引起焊接不饱满或虚焊。更严重的是，当焊缝间隙过大时，毛细作用力相应减弱，焊料熔化后不仅无法被吸入焊缝，反而会在重力作用下漫流到非焊接区域，导致零件报废。如果能很好的控制焊缝间隙当然是最佳选择，但是由于结构以及加工精度的限制，大间隙焊缝间隙通常很难避免。

通过增加触变焊料中的合金粉末含量，同时增加焊料液态时的表面张力，是解决大间隙焊接难题的有效手段。实践表明，对碳钢零件来说，当铜或铜合金粉体含量增加到触变焊料总质量的90％以上时，钎焊中合金液体就能够填充1mm左右的大间隙焊缝。目前商业化的铜及铜合金粉多采用水雾化方法制备，这种制备方法由于冷却速度较快，金属液滴尚未球化完全即凝固，这样只能得到无定形粉末。这种粉末球形度差，松装密度低，例如目前常见铜粉的松装密度为3.2g/m³；在触变金属中增加这种铜粉的含量时，触变金属的粘度也会急速增加，进而导致焊料涂布困难或无法施涂焊料，通常情况下这种粉末含量只能添加到85％左右，因而对大间隙零件的钎焊无能为力。此外，目前广泛采用纯铜粉作为碳钢零件炉中焊的焊料，这类焊料熔化以后表面张力低，虽然能够很好的填充焊缝间隙0.5mm以下的常规零件，但是当钎焊间隙大于0.5mm时，很容易出现因毛细作用弱而无法填充焊缝的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种铜基球形粉体材料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

本发明的另一目的还在于提供前述铜基球形粉体材料的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种铜基球形粉体材料，其包括按照质量百分比计算的如下组分：磷0.01～0.2wt％、锡0.1～0.5wt％、镍0.1～1wt％，其余部分包含铜。

进一步地，其余部分还包含不可避免的杂质，所述杂质的含量总量小于1000ppm。

本发明实施例还提供了一种铜基球形粉体材料的制备方法，其包括：

使熔炼态铜、磷源、锡源、镍源及还原剂混合均匀，并进行熔炼；

采用水雾化或气雾化法将熔炼产物制粉，获得铜基球形粉体材料。

本发明实施例还提供了前述铜基球形粉体材料于制备触变焊料中的应用。

相应的，本发明实施例还提供了一种触变焊料，包括钎料与触变胶体，所述钎料包含前述铜基球形粉体材料。