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{4 ~ 金基钎料简介
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(北京有色金属与稀土应用研究所,北京100012)
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纠 前
件的钎焊,如大功率磁控管、波导管、真空仪表
置
零件等。
由于Au一20Cu合金由高温缓慢冷却到 金基钎料也和银基钎料一样,已有很长的
400 c以下时会出现脆性的有序相,这给压力加 使用历史。它比银基钎料相比,有抗蚀性强、蒸
工带来困难。在钎焊过程中产生有序化,则会引 气压低并有很好的流动性及润湿性等优点。金
起钎焊接头体积的变化。在该合金中加入小于 基钎料可钎焊铜、镍、可伐合金和不锈钢等。 ,
1 的铁,可防止产生有序化0 。 特别适用于电真空器件以及航空发动机等重要
Au—Cu—In钎料
零件的钎焊,所以在航空工业和电子工业中得
到广泛应用。
为降低Au—Cu钎料成本,可在Au—Cu合
金中添加1 ~10 In来降低金含量,如用成
金基钎料的主要合金组元有镍、铜、钯、锌、
铟、锗、锡等。金钎料按组元可分为Au—Cu、Au— 分为Au一77Cu一31n的合金(其熔点为970~
Ni、Au—Pd、Au—In、Au—Sb、Au—Sn、Au—Ge、Au—
Ag—Cu、Au—Pd—Cu等系列。本文将对金钎料的
成分及性能分别加以介绍。
1015 ̄2)代替35Au一65Cu合金使用,价格可便
宜约35 这一类钎料比Au钎料熔点低,且其
塑性好,蒸气压低。
(2)Au—Ni系钎料
由Au—Ni相图可知,金中加入一定量的
镍,能使其熔点低于金的熔点。当镍含量为17.
5 时,其熔点最低(955℃)。此时,液相线与田 金与铜形成连续固溶体,而且固相线与渡
相线几乎重合,熔化冷却后不易发生偏析现象,
1金基钎料的种类
(1)Au—Cu系钎料
相线的间隔都很小,所以Au—Cu钎料的塑性很
好,可制成各种形状。根据不同比例,可配成各
种不同熔点的Au—Cu钎料,但随铜含量的增
加,耐蚀性逐渐降低。 。Au—Cu钎料的蒸气压
低,合金元素不易挥发,特别适用于电真空器件
的钎焊。在Au—Cu钎料中,熔点最低(911℃)的
Au一20Cu钎料,在工业上应用最广,各种Au— 好、应用最广的钎料。其突出的优点是它对多种
Cu系钎料的成份和性质见表1。Au—Cu钎料有
合适的熔点、很好的流动性和填充微小间隙的 头有很高的强度、优良的耐蚀性和较好的高温
能力,对铜、镍、铁、钴、钨、钼、钽、铌等金属及其
合金都有良好的润湿性 它与基体金属相互间
不发生明显的化学作用,因而钎焊后不会降低
工件的强度和尺寸精度。它广泛应用于真空器
所以,成分为Au一1 7.5Ni的合金是一种很理想
的钎料,它熔点合适,在钎焊可伐、不锈钢时不
会因温度过高发生晶粒长大等现象n ,它和成
分与其非常接近的Au 18Ni钎料,是Au Ni系
钎料中钎焊工艺性能和钎焊接头综合性能撮
金属都有良好的润湿性和流布性能,其钎焊接
抗蠕变性能 它们在电子工业、飞机、导弹和卫
星的制造中得到广泛应用 这种钎料的缺点是
加工性能不好。
9
表1 Au—Cn系钎料的成份和性质
钎料成份( ) 比重 熔点(℃) 钎焊温度
序号
1 1030 95 5 18.8 965 970
2 990 90 10 l8.65 935 945
3 910 80 20 17.74 910 910
4 920 75 25 l7.2l 9l0 914
5 950 65 35 13.5 925 935
6 960 l 3.41 930 940 62.5 37.5
7 920 935 58.3 41.7
8 l5.1 950 970 50 50 1000
9 10.9 980 1010 40 60 1025
i0 10.8 985 1000 1030 37.5 62.5
11 10.6 1000 1020 1040 35 65
(℃) Au Cu Fe In Ni (g/cm。) 固相线 液相线
12 30 70 10.45 1020 1040 1060
13 20 80 10.3 1040 1060
14 80 19 l 905 910 925
15 60 35 5 900 955 14.9 860
l6 20 78 2 1025 10.9 975
l7 35 62 3 l029 973 1040
Au—Ni钎料中还有含镍l6 、25 、35
钨、镍、钢等 。
(3)低熔点金基系钎料
Au—Sn、Au—Ge系钎料
的三种钎料,但很少应用。Au—Nj钎料中添加少
量铬,可提高其抗氧化性能,但其润湿性能下
降。然而,成分为Au一22Ni一6Cr的钎料在航空
及火箭技术中得到了应用。
Au—Ni—V—Mo钎料
~
在8oAu—Sn、88Au—Ge共晶合金中添加50
300ppm的Pd或Pt,或Pd和Pt,可形成低
熔点Au—Sn系和Au—Ge系焊料“ 。新焊料可用
该钎料含75 ~98 Au、0.5 ~20
Ni、0.5 ~6 V、0.25 ~5.9 Mo,具有良
于半导体组装中的引线框架和引线的焊接。新
焊料对电镀和引线的形状无特殊的要求,在引
线框架上不过分扩散,从而可抑制焊料从引线
栓向栓脚流动,获得良好的钎焊效果。
Au—In系钎料
好的延展性。该钎料在最佳温度范围内可用于
陶瓷焊陶瓷、陶瓷焊金属、金属焊金属。 。
Au-Ni—Cu钎料
该钎料有良好的流动性,它比Au ̄Cu钎料
具有更好的润湿性能,它的熔点较高,可用作电
真空器件的第一级钎焊料,可钎焊铜、可伐、钼、 被用作钎焊半导体器件的钎料。铟含量的多少
0
金与铟组成二元共晶台金,有较低的熔点、
良好的润湿性和流布性能,并有特殊的传导性,
会影响到Au In钎料的性能。当铟含量小于
1 时,钎料的润湿性能提高不明显;若铟含量
大于10 ,则钎料颜色发白,所以铟含量一般
焊真空密封缝的钎料。
(5)Au-sb钎料
由Au Sb相图可知,在金中添加微量的
锑,可大大降低金的熔点,而又能保持良好的塑
性、耐蚀性和导电性。因此,成分为Au一0.05Sb 随着半导体工业的发展,出现了一些低熔
钎料用来钎焊要求钎焊接头有良好耐蚀性和导
电性的半导体器件。 。
(6)Au—Ag-Cu系钎料
Au—Ag ̄Cu系中有一系列合金可作为钎料
使用,它们的熔点在780~950 ̄C,即介于Ag-
28Cu和Au一17.5Ni这两种钎料的熔点之间。
为1 ~1o%,其最佳范围是3 ~10 。 。
点金基钎料,这些钎料都是共晶成分合金,熔点
较低,但是钎料都很脆,只有在加热状态下才能
成型,所以使用不太方便。其成分除了以上介绍
过的80Au—Sn、88Au—Ge、Au—In外,还有Au一
6Si、Au一13Ga等。
(4)Au—Pd系钎料
金与钯能形成连续固溶体。各种成分的 故可作为电子管用的中间一级钎焊的钎料。这
Au—Pd合金,其固相线与液相线之间的温度间
隔都很小。因此,有多种成分的Au—Pc/合金都 钎焊,因为它可通过改变银和铜的比例来调节
可用作钎料。它们有较高的熔点、较好的耐蚀性 其外观颜色以满足对颜色的要求。在Au—Ag—
和高温抗氧化性能,可用作高温技术中的钎料。 Cu合金的基础上添加zn和cd可降低其熔
它们都有良好的塑性,易于加工成材。
Au—Pd—Ti钎料
类钎料在工业上应用不多,主要用于装饰品的
点。
在Au—Pd钎料中添加0,5 ~2 的钛,能
2结束语
金基钎料以其优良的钎焊性能和物理、机 提高其高温抗氧化性能。用含钛较高的Au一
械等性能,长期以来被广泛应用于航空、电子等
工业领域,并在其中起着重要作用。相信随着航 钼板,具有良好的使用效果“ 。
20Pd-6.5Ti钎料,在保护气体中于1390 ̄C钎焊
Au~Pd-Cu系钎料
各种成分的Au—Pd—Cu合金,高于650 ̄C 特殊要求的综合性能优良、成本较低的新型金
都是单相固溶体。因此均匀化处理后的合金都
有良好的塑性,硬度很低,很容易加工。时效处
理能提高其硬度。Au—Pd-Cu合金可用于液相
线温度由910:--,1552℃的多种钎料。常用的有 1 印有胜,钎焊手册,1998年,黑龙江科学技
两种Au一5Pd一25Cu和Au一15Pd一34Cu。它们都
有良好的钎焊工艺性能和耐蚀性,在真空器件 2黎鼎鑫,贵金属材料学,中南工业大学出版
的钎焊中得到应用。
Au~Pd—Ni系钎料
空、航天、原于能、电子技术等的不断发展,符合
基钎料将被开发出来,应用于更广泛的领域。
参考文献
术出版社,P153~154
社,1991,345~348
3有色科技简讯]997年,第3期
4有色科技简讯]996年,第2期
5有色金属与稀土应用,1998.2,P27
由金一钯一镍组成的三元合金,结晶时形成
连续固糌体。合金有良好的塑性和耐蚀性。常
用的Au—Pd—Ni钎料有三种:Au一8Pd一22Ni、
Au一25Pd一25Ni、Au一40Pd一40Ni,它们被用作钎
6美国专利,4486386,1984,l1,4
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