[发明专利]耐银焊脆裂封接合金

说明书

本发明涉及一种优质封接合金，用于改善硬玻璃或者陶瓷封接用Fe-Ni-Co系合金的性能。

Fe-Ni-Co系合金历来被广泛应用于玻璃或陶瓷的封接，这种合金与玻璃封接或以银焊料与陶瓷封接后，利用焊接或钎焊与其他金属连接。一般钎焊是在氢气中800～900℃温度进行，在Fe-Ni-Co合金中常存在残留拉应力，在钎焊时，当溶化的银焊料沿着Fe-Ni-Co合金的晶界渗透时，往往发生开裂，所以，通常在封接合金另件的表面先镀Ni，以防止焊料与Fe-Ni-Co合金直接接触，也有的在合金系中添加稀土元素（见日本专利公报，特开昭50-123514号），这种方法是把添加Ce和Al或者Si的Fe-Ni-Co合金，在钎焊前先氧化处理，然后用机械方法及化学方法除去合金表面的氧化膜，来防止焊料沿合金晶界的浸入。

另外在日本专利特公昭51-2894号公报中也提出了在Fe-Ni-Co系合金中添加稀土类元素，目的是在钎焊时抑制焊料沿晶界的扩散。

本发明的目的在于通过改变合金成分，提高Fe-Ni-Co系合金的耐银焊脆裂性，而且该合金并不需要进行特别的处理工艺。

本发明所采取的技术手段是在Fe-Ni-Co系合金中单独添加一定量的Hf或复合添加Hf和Zr其成分范围如下：

Ni25～35重量%Co13～20重量%Hf0.02～0.6重量%，也可以再加入Zr0.01～0.6重量%，其余为Fe，夹杂物含量最好有如下限制：

C：0.05重量%以下N：50PPm以下

O：100PPm以下S：0.025重量%以下

Mn：1.0重量%以下Si：0.5重量%以下

含Ni25～35重量%Co13～20重量%是为了使封接合金与硬玻璃或陶瓷具有相近的热膨胀系数;添加Hf是本发明封接合金的特征，这样做可使晶粒细化，增加银焊料浸入时流过路程的长度，以便抑制焊料的浸入，少于0.02重量%时，效果不明显，若超过0.6重量%时，以上效果饱和，而且使合金的热加工性恶化，Zr和Hf的作用相同，含量小于0.01重量%时，效果不明显，超过0.6重量%时，以上效果饱和，使合金的热加工性恶化。

另外夹杂物最好也有所限制的原因是：

C在合金与玻璃或陶瓷封接时的加热过程中，会使封接表面有气体发生，在封接面产生封接气泡降低了封接强度，因此c含量小于0.05重量%为好。

N：可与添加元素Hf或Zr结合，以便更好地发挥添加元素的作用，为此N要在1PPm以上为好，但合金中生成的氮化物过多，可使热加工性及冷加工性恶化，因此含量以小于50PPm为好。

O：会使合金的热加工性及冷加工性变坏，而且O与添加元素Hf或Zr结合，使Zr或Hf的优异效果降低，因此O含量小于100PPm为好。

S：若超过0.025重量%，那么与Mn没化合的S存在，不仅使热加工性能恶化，而且S与添加元素Hf或Zr相结合，会使Hf或Zr的优异效果降低，因此S含量要小于0.025重量%为好。

Si：是为防止铸块中发生气泡的脱氧元素，在与玻璃封接时，可改善表面氧化膜的密着性，但超过0.5重量%，材质变硬，冷加工性恶化，因此含量在0.50重量%以下为宜。

Fe：与Ni，Co一起是本合金的主体元素。

下面说明该发明的一个实施例

如表1中所示成分的合金，用真空感应炉冶炼浇成5公斤铸锭，热轧后，800℃软化处理，冷轧为0.25毫米厚的合金带，然后制成0.25mm×5mm×100mm尺寸的试片，在试片的中央处绕卷上0.05mm×3mm×20mm的Ag72%-Cu28%系银焊料，在840℃的氢气炉中把试片的一端固定，另一端用重锤加上拉应力，改变重锤重量，使试片拉断，用拉断为止的时间为1分钟及60分钟时相对应的载荷应力（σ₁，MPa;σ₆₀MPa），来评价耐银焊脆裂强度，其结果示于表2中。

又在氢气中850℃30分钟热处理后的平均粒径（μm）也见表2，图1则表示上述的试片，在840℃拉断时间与断裂应力之间的关系。

由表2及图1的结果不难看出，该发明的Fe-Ni-Co系封接合金其平均粒径更加细化，耐银焊脆裂强度有显著提高。