铜基钎料中由于存在自钎剂功能,因此加入银可以使铜磷钎料的拉伸强度提高,改善它的工性和塑形,熔点降低,导电性降低。加入部分Ag不仅可以使得钎料的润湿性得到提高,同时可以在保证铜磷钎料钎焊工艺性的前提下,适当降低P的含量,这样从而减少脆性化合物Cu3P的生成量,以达到改善钎焊接头塑性的目的。但是银是贵金属,无形中会增加钎料的成本。
对于铜磷系列非晶钎料的形成过程,当钎料中磷成分的含量在10-20%的范围中时,此时铜磷二元合金通过液淬的方法并不能够产生非晶态钎料。并且,产生的非晶态钎料的效果还不是很好,当加入Ni后形成三元合金系,就很明显的增强了非晶态形成速度及能力,如果再加入Sn形成四元合金系,那么非晶态的形成能力又会得到提高[11]。
一般铜基非晶钎料可以加入Sn、P、Ni等添加元素,这些添加元素不仅可以让钎料的力学性能加强,各种强度提高,最主要的是使的钎料熔点得到降低并且钎料在熔化后流动性好,这样润湿铺展的面积就大,得到的焊接接头效果也就比较理想。之前有学者对铜基非晶钎料和一般银基钎料的润湿性进行了研究对比,实验结果表明:铜基无银非晶钎料在750℃的时候在纯铜表面上铺展面积较大。张邦维等学者对于铜基非晶钎料做了基础的探索,发现了铜磷锡镍的非晶区,并且探索了磷对于接头强度与工艺性的影响。张恒等人探索了CuNiSnP非晶态钎焊后钎缝组织,发现钎缝中形成了α-Cu、NixPy相及Cu3P三种化合物,此外焊缝中还发现有镍磷亚稳化合物,此化合物经退火后易形成Ni3P或(Cu,Ni)3P相[15]。亚稳相决定了钎缝组织的物理化学性能。非晶钎料因性能优异得到了人们的关注。张恒等人[12]对Cu-Ni-P非晶钎料研究的基础上对于Cu-Ni-Sn-P四元系的组织和性能作了研究。作为钎焊接头的材料,它在熔化后结构及所含各种元素的多少,都直接会对焊接接头的强度力学性能或者抗性等化学性能产生重要影响[3]。
表 1。1 中国铜磷基非晶态钎料的成分及其特性[20]
Fig。1。1 Chemical compositions and properties of copper-phosphorus filler metals in China
钎料编号 化学成分(质量分数,%) 固相线温度 液相线温度
铜 镍 锡 磷 ℃
QGCu-2000 余 — 19~21 — 730 925
QGCu-2001 余 9。0~10。0 9。5~10。5 6。5~7。1 585 660
QGCu-2002 余 9。0~10。0 4。0~5。0 7。2~7。8 601 630
QGCu-2003 余 13。0~15 9。0~10。0 6。5~7。1 533 640
QGCu-2005 余 4。8~5。8