[发明专利]一种碳纳米管增强无铅钎料、其制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种碳纳米管增强无铅钎料、其制备方法及其应用，涉及软钎焊技术领域，具体地，按质量百分比计，碳纳米管增强无铅钎料包括以下组分：锡：98.4％～99.3％；铜：0.5％～0.7％；镍：0.05％～0.3％；铋：0.05％～0.5％；碳纳米管：0.01％～0.1％。碳纳米管增强无铅钎料的组分绿色环保，且碳纳米管增强无铅钎料具有热导率较高，焊接性能和力学性能优良的优点，尤其适用于大型散热器铜水箱的焊接。

技术领域

本发明涉及软钎焊技术领域，具体而言，涉及一种碳纳米管增强无铅钎料、其制备方法及其应用。

背景技术

发电机组及工程机械等大功率散热器是机械设备中的重要组成部分，是设备冷却系统中的主要机件。

随着核电发电机组、大型工程机械产业的迅速发展，环保要求的不断提高，大功率散热器正朝着高可靠性、高散热性、高经济性、环保的方向发展。

现有的焊接材料在延伸率、导热率或抗拉强度的方面，存在一些缺陷，焊接材料的综合性能无法完全满足现有大功率散热器的焊接需求，从而后续对散热器造成影响。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供碳纳米管增强无铅钎料、碳纳米管增强无铅钎料的制备方法以及碳纳米管增强无铅钎料在焊接大功率铜水箱散热器中的应用。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种碳纳米管增强无铅钎料，按质量百分比计，其包括以下组分：锡：98.4％～99.3％；铜：0.5％～0.7％；镍：0.05％～0.3％；铋：0.05％～0.5％；碳纳米管：0.01％～0.1％。

本发明所述的碳纳米管增强无铅钎料不含任何环境不友好成分，符合环保要求。通过上述组分的加入，显著增加了钎料的长期可靠性、延伸率以及热传导率。具体地，在碳纳米管增强无铅钎料中，添加镍细化钎料组织，增加了钎料的拉伸强度；通过添加铋，能够有效抑制白锡(β-Sn)向灰锡(α-Sn)的转变，大大增加钎料的长期可靠性；通过加入铜能够增强钎料的延伸率，增强焊点可靠性，同时能够降低成本；通过碳纳米管的添加，除了能改善钎料延伸率，同时能显著提高钎料的热导率。

在可选的实施方式中，按质量百分比计，其包括以下组分：锡：98.8％～99.0％；铜粉：0.6％～0.7％；镍：0.08％～0.2％；铋：0.15％～0.25％；碳纳米管：0.05％～0.1％。按照该比例进行制备的钎料，具有更好的长期可靠性、延伸率以及热传导率。

在可选的实施方式中，所述碳纳米管增强无铅钎料的抗拉强度≥43Mpa，优选地，抗拉强度≥46Mpa；更优选地，抗拉强度≥48Mpa。碳纳米管增强无铅钎料的延伸率≥35％，优选地，延伸率≥38％；更优选地，延伸率≥41％。碳纳米管增强无铅钎料的热导率≥67W/(m·K)；优选地，热导率≥75W/(m·K)；更优选地，热导率≥75W/(m·K)。

在可选的实施方式中，所述碳纳米管为单壁碳纳米管。与传统添加剂，如多壁碳纳米管、碳纤维和大多数类型的炭黑相比，在上述单壁碳纳米管的添加量的情况下，能够显著改善材料的性能，组分纯度99％以上有利于成分控制，减少杂质带来的其他不良影响。

优选地，所述碳纳米管为经过酸化、超声、干燥处理后的单根单壁碳纳米管；

优选地，所述酸化包括：采用体积比为1：1的浓硝酸+浓硫酸处理10h，所述超声包括：放入盐酸溶液中超声波处理10min，所述干燥包括：干燥箱干燥。进行酸处理，是防止碳纳米管团聚，一方面，使碳纳米管能均匀地分散在镀液中；另一方面，酸处理不但可以使碳纳米管分散，变纯，还可以在碳纳米管表面形成羟基、羧基、羰基等稳定的官能团，提高碳纳米管的亲水性及分散性。

优选地，所述锡的纯度≥99.99％；