本发明涉及一种焊料技术领域，特别涉及一种低银基钎料及其制备方法。
背景技术：
真空电子器件种类繁多，应用广泛，需求旺盛，在国民生产和生活中起着十分重要的作用。例如：真空开关管广泛用于电力、煤炭、石油、化工等领域，年需求量达到了数百万只；微波电子管主要用于雷达、电视、通信、导航、加热等领域；X射线管用于医学诊断治疗、零件无损检验、物质结构分析等领域。真空电子器件是由多种材料，主要包括无氧铜、不锈钢、镍、钛、可伐合金等金属材料和Al2O3陶瓷、玻璃等非金属材料，通过焊接方法连接成为具有某种特定功能的构件。由于真空电子器件结构非常复杂，对尺寸精度要求很高，并且经常涉及到异种材料之间的连接，尤其是金属与非金属的连接，因此钎焊就成为器件制造中最基本的连接方法。其中，真空钎焊技术由于可以实现封接和真空排气一步完成，简化了真空电子器件的制造工艺，因此越来越多地被器件制造厂家所采用。
目前，由于有限的贵金属资源，对常用于机械、电机等行业的钎焊材料提出了“降低成本、减少贵金属白银用量”的要求，为代替在电机行业常见的含银15％的BCu80AgP，要求钎料生产厂家开发出新的含银量较低的钎焊材料。
目前市场上常见的银含量较少的铜磷钎料，如含银5％的BCu89PAg铜磷钎料、含银2％的BCu91PAg铜磷钎料等，这些铜磷钎料虽然价格较低，但钎焊接头的耐腐蚀性能、抗疲劳性能等均达不到使用要求，在电机上钎焊时达不到BCu80AgP的使用效果，因此无法满足客户的要求。
现在也有一些性能相对较好的钎料，如公开日为2010年07月28日，公开号为CN101786208A的中国专利中，公开了一种新型活性铜磷钎料，该钎料中虽然Ag的含量较低，但其钎焊电机后蠕变强度相对不足，难以完全替代BCu80AgP铜磷钎料。
技术实现要素：
本发明提供一种低银基钎料及其制备方法，解决现有的铜磷钎料虽然价格较低但钎焊接头的耐腐蚀性能、抗疲劳性能等均达不到使用要求的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种低银铜基钎料，按质量百分比计由以下原料制成：Ag1.8～2.2％、P4.8～5.2％、Sn3～8％、Ni1～3％、Mn0.1～0.2％、In0.1～0.3％、余量为铜和不可避免的杂质。
一种低银铜基钎料按质量百分比计由以下原料制成：Ag1.9～2.1％、P4.9～5.1％、Sn4～6％、Ni2％、Mn0.15％、In0.2％、余量为铜和不可避免的杂质。
本发明并提供一种低银铜基钎料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将Ni与一半质量的Cu进行预先熔炼，制成中间合金Cu-Ni；
(2)将P与一半质量的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-P；
(3)熔炼前，对Sn进行处理，将大块的Sn制备成细丝状的Sn；加料时先加入Cu-P、Cu-Ni、Mn和In元素，待完全熔化后加入Sn，加料完成后立即加入覆盖剂起到保温作用；
(4)熔炼后，再通过连铸、连挤、成型、清洗得到钎焊材料。
本发明的钎料以Ag-Cu-P为基体，Cu为余量，其他各成分及含量通过以下方式确定：
本发明提供的新型电真空铜基合金钎料的化学成分设计原理在于：针对BAg72Cu电真空钎料，通过直接减少钎料中的Ag含量将是降低真空电子器件钎焊封接用电真空银钎料的一种有效措施。然而，如果仅是简单地减少银基钎料中的Ag含量，将会引起钎料熔点升高，熔化区间增大，导致钎料润湿性和流动性下降等一系列钎焊性问题；通过大量实验发现，元素Sn、In作为铜基钎料能最有效的降熔点以及改性，其虽可以降低银基钎料的液相线温度，但同时钎料的固相线温度降低更多，导致钎料的熔化区间更大，钎焊性能进一步变差。通过添加适量的元素Sn或/和In来改善钎料的钎焊性能和加工性能，使钎料既有明显的降成本效果，又具有优异的钎焊性能和加工性能。
Ni元素可以固溶到Cu基体中起到固溶强化的作用，可提高钎料的强度，所以选择添加化学元素Ni，增加钎料的强度、韧性；同时Ni元素还能起到提高钎焊接头的抗腐蚀能力的作用，从而提高了钎料的综合钎焊性能；但Ni的含量不能过高，通过实验，一旦Ni的含量超过3.0％，会使钎料合金的熔化温度升高，且Ni会与P形成Ni3P脆性相，使钎料硬度增加，不利于钎料的进一步加工成型。
Mn具有二次脱氧的作用而提高了钎料抗氧化性能。Mn、P元素的加入可提高无铅钎料的抗氧化性能。
本发明中的低银铜基钎料主要用于冷冻机械、空调、乐器、眼镜等产品的钎焊。
本发明的有益效果：
本发明低银铜基钎料中贵金属白银的含量少，大大降低了生产成本，节约了贵金属白银的用量，使得白银的有限资源能够得到更加合理的利用；
本发明中低银铜基钎料机械强度高、致密性好、电阻率低，接头耐腐蚀性和蠕变强度优秀，经客户使用后反馈钎焊工艺性能优良，钎焊接头质量稳定，具有良好的疲劳性能，能有效提升钎焊接头的使用寿命；工艺性能指标要求与BCu80AgP铜磷钎料相当，部分指标还高于BCu80AgP铜磷钎料，能够替代BCu80AgP用于电机行业的钎焊。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种低银铜基钎料，按质量百分比计由以下原料制成：Ag2.0％、P5.0％、Sn5％、Ni2％、Mn0.15％、In0.2％、余量为铜和不可避免的杂质。
本实施例低银铜基钎料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将Ni与一半质量的Cu进行预先熔炼，制成中间合金Cu-Ni；
(2)将P与一半质量的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-P；
(3)熔炼前，对Sn进行处理，将大块的Sn制备成细丝状的Sn；加料时先加入Cu-P、Cu-Ni、Mn和In元素，待完全熔化后加入Sn，加料完成后立即加入覆盖剂起到保温作用；
(4)熔炼后，再通过连铸、连挤、成型、清洗得到钎焊材料。
本实施例制得的低银铜基钎料熔点为643～756℃，抗拉强度576MPa，电阻率0.20×10-4Ω·m。
实施例2
本实施例提供一种低银铜基钎料，按质量百分比计由以下原料制成：Ag1.8％、P5.2％、Sn3％、Ni3％、Mn0.1％、In0.3％、余量为铜和不可避免的杂质。
本实施例低银铜基钎料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将Ni与一半质量的Cu进行预先熔炼，制成中间合金Cu-Ni；
(2)将P与一半质量的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-P；
(3)熔炼前，对Sn进行处理，将大块的Sn制备成细丝状的Sn；加料时先加入Cu-P、Cu-Ni、Mn和In元素，待完全熔化后加入Sn，加料完成后立即加入覆盖剂起到保温作用；
(4)熔炼后，再通过连铸、连挤、成型、清洗得到钎焊材料。
本实施例制得的低银铜基钎料熔点为652～760℃，抗拉强度580MPa，电阻率0.23×10-4Ω·m。
实施例3
本实施例提供一种低银铜基钎料，按质量百分比计由以下原料制成：Ag2.2％、P4.8％、Sn8％、Ni1％、Mn0.2％、In0.1％、余量为铜和不可避免的杂质。
本实施例低银铜基钎料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将Ni与一半质量的Cu进行预先熔炼，制成中间合金Cu-Ni；
(2)将P与一半质量的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-P；
(3)熔炼前，对Sn进行处理，将大块的Sn制备成细丝状的Sn；加料时先加入Cu-P、Cu-Ni、Mn和In元素，待完全熔化后加入Sn，加料完成后立即加入覆盖剂起到保温作用；
(4)熔炼后，再通过连铸、连挤、成型、清洗得到钎焊材料。
本实施例制得的低银铜基钎料熔点为645～743℃，抗拉强度582MPa，电阻率0.19×10-4Ω·m。
实施例4
本实施例提供一种低银铜基钎料按质量百分比计由以下原料制成：Ag1.9％、P5.1％、Sn4％、Ni2％、Mn0.15％、In0.2％、余量为铜和不可避免的杂质。
本实施例低银铜基钎料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将Ni与一半质量的Cu进行预先熔炼，制成中间合金Cu-Ni；
(2)将P与一半质量的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-P；
(3)熔炼前，对Sn进行处理，将大块的Sn制备成细丝状的Sn；加料时先加入Cu-P、Cu-Ni、Mn和In元素，待完全熔化后加入Sn，加料完成后立即加入覆盖剂起到保温作用；
(4)熔炼后，再通过连铸、连挤、成型、清洗得到钎焊材料。
本实施例制得的低银铜基钎料熔点为68～764℃，抗拉强度586MPa，电阻率0.28×10-4Ω·m。
实施例5
本实施例提供一种低银铜基钎料按质量百分比计由以下原料制成：Ag2.1％、P4.9～5.1％、Sn4％、Ni2％、Mn0.15％、In0.2％、余量为铜和不可避免的杂质。
本实施例低银铜基钎料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将Ni与一半质量的Cu进行预先熔炼，制成中间合金Cu-Ni；
(2)将P与一半质量的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-P；
(3)熔炼前，对Sn进行处理，将大块的Sn制备成细丝状的Sn；加料时先加入Cu-P、Cu-Ni、Mn和In元素，待完全熔化后加入Sn，加料完成后立即加入覆盖剂起到保温作用；
(4)熔炼后，再通过连铸、连挤、成型、清洗得到钎焊材料。
本实施例制得的低银铜基钎料熔点为639～738℃，抗拉强度569MPa，电阻率0.18×10-4Ω·m。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。