Research Progress and Application of Copper-based Brazing Filler Metal

Jiao YANG; Weimin LONG; Li BAO; Pan LIU; Haozhe YANG

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.04

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Research Progress and Application of Copper-based Brazing Filler Metal
Vol. 52, Issue 4, Pages: 21-28(2022)
Received：25 October 2021，

Revised：2021-12-01，

Published：30 April 2022
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.04
稿件说明：

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杨骄，龙伟民，鲍丽，等.铜基钎料的研究进展及应用［J］.电焊机，2022，52（4）：21-28. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.04.

YANG Jiao, LONG Weimin, BAO Li, et al.Research Progress and Application of Copper-based Brazing Filler Metal[J].Electric Welding Machine, 2022, 52(4): 21-28. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.04.04.

摘要

随着钎焊技术的发展，各种合金钎料也应运而生。与银基钎料相比，铜基钎料具有强度高、成本较低、钎焊性能好、硬度适中、钎焊接头性能好、钎料流动性较好等优点，可以广泛应用于航空航天、机械制造、能源及石化工业等领域，满足了绿色环保要求并增加经济效益，受到国内外学者和研究人员的高度重视。但铜的熔化温度过高，通常采用合金化手段即添加一些元素以降低熔点。主要针对近年来受到广泛关注的几类铜基合金钎料——铜锡钎料、铜锌钎料、铜磷钎料，结合国内外有关铜基钎料研发的一些实例，对有关铜基钎料的研究报道进行了评述，讨论工艺参数对接头组织与性能的影响。梳理了当前铜基钎料在制备与钎焊过程中存在的问题和难点，并对未来的发展与研究提出了展望。

Abstract

With the development of brazing technology

a variety of alloy brazing materialshave also come into being. Compared with silver-based brazing

copper-based brazing has the advantages of high strength

low cost

good brazing performance

moderate hardness

good performance of brazing head

good fluidity of brazing

etc.

and can bewidely used in aerospace

machinery manufacturing

energy and petrochemical industries

etc.

to meet the requirements of green environmental protection and increase economic benefits. It is highly valued by scholars and researchers at home and abroad. However

the melting temperature of copper is too high

and alloying is usually used to add some elements to reduce the melting point. This paper mainly reviews several types of copper-based alloy fillers that have received widespread attention in recent years - copper-tin fillers

copper-zinc fillers

copper-phosphorus fillers

combined with some examples of copper-based brazing research and development at home and abroad

reviews the research reports on copper-based brazings

discusses the influence of process parameters on the structure and properties of the butts. And finally

the current problems and difficulties in the preparation and brazing process of brazing have been sorted out

and the prospects for future development and research have been put forward.

关键词

Keywords

references

Wang Z ， Li C ， Si X ， et al . Microstructure and mechanical properties of Al 2 O 3 ceramic joints achieved by Ag-SiO 2 braze in air ［J］. International Journal of Applied Ceramic Technology ， 2021 .

王星星，彭进，崔大田，等 . 银基钎料在制造业中的研究进展［J］. 材料导报， 2018 ， 32 （ 9 ）： 1477 - 1485 .

WANG Xingxing ， PENG Jin ， CUI Datian ， et al . Research and Application of Silver-based Brazing Alloys in Manufacturing Industries：a Review ［J］. Materials Review ， 2018 ， 32 （ 9 ）： 1477 - 1485 .

张子荣，时炜 . 简明焊接材料选用手册［M］. 北京：机械工业出版社， 2004 ．

A C Tan . Lead Finishing In Semiconductor Devices： Soldering ［M］. SG Singapore ： World Scientific Publishing Company ， 1989 .

邹僖 . 钎焊［M］. 北京：机械工业出版社， 1988 .

罗意，提学超，蔡顶伦，等 . 钎焊间隙对Cu钎料真空钎焊20钢与GH3030接头界面组织的影响［J/OL］. 热加工工艺： 1 - 4 ［ 2022-04-19 ］. https：//doi.org/10.14158/j.cnki.1001-3814.20211585 https://doi.org/10.14158/j.cnki.1001-3814.20211585 .

LUO Yi ， TI Xuechao ， CAI Dinglun ， et al . Effect of Brazing Gap on Interfacial Microstructure of 20 Steel and GH3030 Vacu-um Brazing Joint with Cu Filler Metal ［J/OL］. Hot Working Technology ： 1 - 4 ［ 2021-10-21 ］. https：//doi.org/10.14158/j.cnki.1001-3814.20211585 https://doi.org/10.14158/j.cnki.1001-3814.20211585 .

KIZIKOV É D ， LAVRINENKO I A . Investigation of Cu-Sn-Ti alloys used for bonding diamond abrasive tools ［J］. Metal Science and Heat Treatment ， 1975 ， 17 （ 1 ）： 61 - 65 .

MASAAKI NAKA ， JULIUS C. SCHUSTER ， ICHIJI NAKADE . Determination of the Liquidus of the Ternary System Cu-Sn-Ti ［J］. Journal of Phase Equilibria ， 2001 ， 22 （ 3 ）： 352 - 356 .

JINBIN LU ， WENCHUN QI ， YANG LI ， et al . Analysis on brazed diamond joints with modified Cu-based filler alloy ［J］. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials ， 2017 ， 67141 - 67146 .

Liu S ， Xiao B ， Xiao H ， et al . Characteristics of Al 2 O 3 /diamond/c-BN/SiC grain steel brazing joints using Cu-Sn-Ti active filler powder alloys ［J］. Surface and Coatings Technology ， 2016 ， 286 ： 376 - 382 .

轩庆庆 . CuSnTi活性钎料组织性能分析及非晶态钎料钎焊金刚石研究［D］. 河南：机械科学研究总院郑州机械研究所， 2017 .

Xuan Qingqing . Analysis of microstructure and properties of CuSnTi active filler metal and Study on brazing diamond with amorphous filler metal ［D］. Henan ： Zhengzhou Research Institute of Mechanical Engineering ， 2017 .

LI X ， Ivas T ， Spierings A B ， et al . Phase and microstructure formation in rapidly solidified Cu-Sn and Cu-Sn-Ti alloys ［J］. Journal of Alloys and Compounds ， 2018 ， 735 ： 1374 - 1382 .

邓腾辉，刘凤美，陈和兴，等 . 铜基活性钎料钎焊Al 2 O 3 /Kovar的接头组织和强度研究［J］. 热加工工艺， 2016 ， 45 （ 1 ）： 41 - 44 . DOI： 10.14158/j.cnki.1001-3814.2016.01.011 http://dx.doi.org/10.14158/j.cnki.1001-3814.2016.01.011 .

DENG Tenghui ， LIU Fengmei ， CHEN Hexing ， et al . Study on Microstructure and Strength of Al 2 O 3 /Kovar Brazed Joint with Cu Based Active Brazing Filler Metal ［J］. Hot Working Technology ， 2016 ， 45 （ 1 ）： 41 - 44 . DOI： 10.14158/j.cnki.1001-3814.2016. 01.011 http://dx.doi.org/10.14158/j.cnki.1001-3814.2016.01.011 .

Miao Q ， Ding W ， Fu D ， et al . Influence of graphite addition on bonding properties of abrasive layer of metal-bonded CBN wheel ［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology ， 2017 ， 93 （ 5 ）： 2675 - 2684 .

张启运，庄鸿寿 . 钎焊手册［M］. 北京：机械工业出版社， 2008 ．

彭程 . Cu-P基非晶钎料的成分优化及其钎焊性能研究［D］. 安徽：安徽工业大学， 2017 .

PENG Cheng . Composition optimization of Cu-P based amorphous solder and its brazing performance research ［D］. Anhui ： Anhui University of Technology ， 2017 .

张倩 . 典型Cu-P，Ag-Cu-Zn钎料性能研究及新型代银钎料的研制［D］. 甘肃：兰州理工大学， 2013 .

Zhang Qian . Properties of Typical Cu-P， Ag-Cu-Zn alloys and Development of New Substitute for Silver alloy ［D］. Gansu ： Lanzhou University of Technology ， 2013 .

倪雪辉，刘畅，张行，等 . 铜磷钎料组织缺陷对钎料特性的影响研究［J］. 家电科技， 2020 （ 4 ）： 40 - 43 .

NI Xuehui ， LIU Chang ， ZHANG Xing ， et al . The research on influence of microstructure defects of Cu-P based brazing alloys to characters ［J］. China Appliance Technology ， 2020 （ 4 ）： 40 - 43 .

Karamış M B ， Taşdemirci A ， Nair F . Microstructural analysis and discontinuities in the brazed zone of copper tubes ［J］. Journal of Materials Processing Technology ， 2003 ， 141 （ 3 ）： 302 - 312 .

LI Y N ， WANG C W ， PENG Z L ， et al . Dissolution behavior of Cu in Cu-Ag and Cu-P brazing alloys using weld brazing ［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China ， 2011 ， 21 ： 394 - 399 .

杨帆，杨国良，董博文 . 铜磷钎料性能研究进展［J］. 电焊机， 2021 ， 51 （ 6 ）： 13 - 17，26 .

YANG Fan ， YANG Guoliang ， DONG Bowen . Research

progress on properties of copper phosphorus brazing filler metals ［J］. Electirc Welding Machine ， 2021 ， 51 （ 6 ）： 13 - 17，26 .

ZOU J ， XU X P ， WANG L . Effect of micro B on wettability of Cu-P based quenching filler metals ［J］. Transactions of the China Welding Institution ， 2011 ， 9 .

覃思思，肖明清，万英豪，等 . 低熔点Cu-P-Sn-Ni钎料粉末的制备研究［J］. 粉末冶金工业， 2020 ， 30 （ 1 ）： 89 -

Qin Sisi ， Xiao Mingqing ， Wan Yinghao ， et al . Research on the preparation of low melting point Cu-P-Sn-Ni base brazing powder ［J］. Powder Metallurgy Industry ， 2020 ， 30 （ 1 ）： 89 - 92 .

Xu X P ， Ma Q J ， Xia C Z . Micromorphology change and microstructure of Cu-P based amo-rphous filler during heating process ［J］. High Temperature Materials and Processes ， 2019 ， 38 （ 2019 ）： 651 - 661 .

Sami M M ， Zaharinie T ， Yusof F ， et al . Investigation on

Strength and Microstructural Evolution of Porous Cu/

Cu Brazed Joints Using Cu-Ni-Sn-P Filler ［J］. Metals-