專利名稱：焊料合金組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊料合金組成合物，具體的說，涉及通過使銀(Ag)的含量最小 化并添加錫(Sn)及硅(Si)成分而能夠改善焊接區(qū)域的外觀和所得價廉焊料的流動性及滲 透性等的焊料合金組合物。
背景技術(shù)：
一般情況下，焊接分為使用焊料的熔焊及軟釬焊(或硬釬焊)和不使用焊料的壓焊。在此，熔焊及軟釬焊是通過在母材之間添加焊料的方式而將母材連接的。此外，熔焊是一種將焊接區(qū)域的母材以及焊料熔融并焊接的方法，軟釬焊是一 種不熔融母材的焊接區(qū)而只熔融焊料并焊接所述母材的方法。軟釬焊基于低熔點的軟焊 料，而硬釬焊(brazing)基于熔點相對較高的硬焊料。在用于熔焊、軟釬焊和硬釬焊的焊料中，銀焊料為最具代表性的貴金屬焊料， 與其它焊料相比，該銀焊料具有較低的焊接溫度和在母材中較小的熱影響區(qū)。而且，因為銀焊料具有易于和各種材料焊接并且焊接性能優(yōu)良的特性，所以銀 焊料被廣泛應(yīng)用于電子元件和大型構(gòu)件例如工業(yè)機器和設(shè)備的焊接。這種銀焊料的基本組成是Ag-Cu-Zn三元體系，并根據(jù)例如可使用性、焊接強 度和耐腐蝕性等不同的目的，已經(jīng)開發(fā)出了向上述三元體系中添加Cd、Ni、Sn、In、Mn 等的合金。舉例來說，這種銀焊料由用于硬釬焊冷凍劑循環(huán)管的Ag-Cu-Zn基焊料合金組 合物組成。為了降低這種硬釬焊合金的熔點和增加其流動性，向這種用于硬釬焊冷凍劑 循環(huán)管的Ag-Cu-Zn基焊料合金組合物中添加銦(In)。具體地，常規(guī)的焊料合金組合物含有銀30-40重量％、銅34-38重量％、鋅33
重量％和銦1.2重量％。特別地，含有銀30重量％、銅35.8重量％、鋅33重量％和銦1.2重量％的常規(guī) 焊料合金組合物得到了廣泛的應(yīng)用。同時，該焊料合金組合物在冷凍劑循環(huán)管硬釬焊的 焊接中作為焊條使用。這里，冷凍劑循環(huán)管一般為典型的鍍有鋁和鋅的鋼管。然而，在使用以常規(guī)的焊料合金組合物構(gòu)成的焊條焊接時，并且，在同種材料 例如鍍鋁-鋅(Al-Zn)鋼材相互之間焊接時，因材料的特性，鍍鋁-鋅鋼材的焊接區(qū)域的 焊接性能不好。而且，即使鍍鋁-鋅鋼材不是和同種材料焊接而是和異種材料焊接時，該鍍 鋁_鋅鋼材也不能提供好的焊接性能。因此，在鍍鋁_鋅鋼管采用硬釬焊焊接時，必須事先進(jìn)行作為預(yù)處理的拋光 (buffing)工序以打磨所述鍍層部分。這里，拋光工序是通過進(jìn)行多次的拋光操作打磨鍍鋁-鋅鋼管表面的過程，該 工序持續(xù)到涂有鍍層的鋼管表面達(dá)到可以進(jìn)行良好焊接為止。
如上所述，為了降低硬釬焊合金的熔點和提高流動性，向該常規(guī)的焊料合金組 合物中添加銦，且添加30重量％以上的銀。但是，加入到該常規(guī)的焊料合金組合物中的高含量的價格昂貴的銀會增加該常 規(guī)的焊料合金組合物的制造成本。而且，當(dāng)添加貴重的稀有金屬銦時，制造成本進(jìn)一步增加。此外，在該常規(guī)的焊料合金組合物中，由于大約是在沸點溫度添加鋅，所以蒸 氣壓較高的鋅可能會汽化。另外，鋅的汽化會對工作人員的健康帶來不好的影響，并且使用以該焊料合金 組合物形成的焊條進(jìn)行的焊接操作也會對工作人員的健康帶來不好的影響。并且，當(dāng)使用所制造的焊料進(jìn)行焊接時也會嚴(yán)重影響工作人員的健康。而且，在制造常規(guī)焊料的過程中，大量的熔融氧化物會形成熔渣，并且在擠出 坯段(billets)的過程中將焊料坯段加熱到高溫會形成極為嚴(yán)重的氧化鱗狀物(scale)，所 以擠出結(jié)束后會產(chǎn)生廢棄物，并且經(jīng)酸漬之后焊料的表面會變色。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種焊料合金組合物，通過使銀(Ag)的含量最 小化并添加錫(Sn)及硅(Si)成分，該焊料合金組合物能夠改善焊接區(qū)域的外觀及所得價 廉焊料的流動性及滲透性等。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，為了實現(xiàn)上述和其他目的，本發(fā)明提供一種焊料合金 組合物，用于對由同種材料或異種材料形成的母材之間進(jìn)行焊接以穩(wěn)定連接該母材，其 特征在于，該組合物含有銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、錫(Sn)、硅(Si)以及其它不可避 免的雜質(zhì)。在此，該焊料合金組合物可以含有銀20-24重量％、銅36-45重量％、鋅29_37 重量％、錫1-3重量％、硅0.1-0.4重量％以及其它不可避免的雜質(zhì)。而且，該焊料合金組合物可以含有銀22重量％、銅41-45重量％、鋅30_32重 量％、錫2重量％、硅0.2重量％以及其它不可避免的雜質(zhì)。


通過下文結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和其他優(yōu)點會 變得更加易懂，其中圖1是表示使用根據(jù)本發(fā)明的焊料合金組合物形成的硬釬焊用焊條進(jìn)行焊接的 冷凍劑循環(huán)管的示意圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的用于冷凍劑循環(huán)管的Ag-Cu-Zn基焊料合金組合物的試 驗例的圖表，其中測量了銀含量較少的焊料合金組合物和常規(guī)的含銀30重量％的焊料合 金組合物的硬度；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的用于冷凍劑循環(huán)管的Ag-Cu-Zn基焊料合金組合物的試 驗例的圖表，其中測量了銀含量較少的焊料合金組合物和常規(guī)的含銀30重量％的焊料合 金組合物的延展性；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的用于冷凍劑循環(huán)管的Ag-Cu-Zn基焊料合金組合物的試驗例的曲線圖，其中測量了不同錫含量的組合物的硬度； 圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的用于冷凍劑循環(huán)管的Ag-Cu-Zn基焊料合金組合物的試 驗例的曲線圖，其中測量了不同錫含量的組合物的延展性；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明實施例1-3的用于冷凍劑循環(huán)管的Ag-Cu-Zn基焊料合金 組合物的試驗例的曲線圖，其中測量了不同硅含量的組合物的硬度；圖7是表示根據(jù)本發(fā)明實施例1-3的用于冷凍劑循環(huán)管的Ag-Cu-Zn基焊料合金 組合物的試驗例的曲線圖，其中測量了不同硅含量的組合物的延展性；圖8是表示根據(jù)本發(fā)明實施例4的用于冷凍劑循環(huán)管的Ag-Cu-Zn基的焊料合金 組合物的硬度的曲線圖；圖9是表示根據(jù)本發(fā)明實施例4的用于冷凍劑循環(huán)管的Ag-Cu-Zn基焊料合金組 合物的延展性的曲線圖；圖IOA是表示由常規(guī)的含銀30重量％的焊料合金組成合物構(gòu)成的冷凍劑循環(huán)管 被焊接時焊接區(qū)域的外觀圖片；圖IOB是表示由根據(jù)本發(fā)明的含銀22重量％的焊料合金組合物構(gòu)成的冷凍劑循 環(huán)管被焊接時焊接區(qū)域的外觀圖片；圖IlA是表示由常規(guī)的含銀30重量％的焊料合金組合物構(gòu)成的冷凍劑循環(huán)管被 焊接時焊接區(qū)域的橫截面圖；以及圖IlB是表示由根據(jù)本發(fā)明的含銀22重量％的焊料合金組合物構(gòu)成的冷凍劑循 環(huán)管被焊接時焊接區(qū)域的橫截面圖。
具體實施例方式以下參考

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例。本發(fā)明中，相同的參考數(shù)字表示 同樣的含義，其他的描述將被省略。 在下文中，將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的熱交換器。圖1是表示使用根據(jù)本發(fā)明的焊料合金組合物形成的硬釬焊用焊條進(jìn)行焊接的 冷凍劑循環(huán)管的示意圖。首先，參考圖1，對使用根據(jù)本發(fā)明的焊料合金組合物形成的硬釬焊焊條焊接的 冷凍劑循環(huán)管的描述如下。如圖1所示，對于冷凍劑循環(huán)管的連接，將直管110的一端插入到擴管(enlarged pipe)的擴大端至預(yù)定的長度。此處，擴管120通過將該擴管的安裝到所述直管110的外表面的一端向外擴大至 預(yù)定的深度而形成。如上所述，將直管110插入到擴管120的擴大端，并且通過硬焊將焊料合金組 合物推入位于直管Iio的外表面和擴管120的內(nèi)表面之間的粘結(jié)部分115，從而可以使管 110和管120相互穩(wěn)定地連接。另外，焊接區(qū)域B可以形成為被焊接至以粘結(jié)部分115為 基準(zhǔn)沿兩軸向充分環(huán)繞直管110及擴管120的外表面。在此，使用由焊料合金組合物形成的焊條焊接時，用于冷凍劑循環(huán)管硬釬焊的 Ag-Cu-Zn基焊料合金組合物能夠提供焊料合金組合物的對滲入粘結(jié)部分115非常重要的 滲透性和流動性及潤濕性。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的焊料合金組合物是用于冷凍劑循環(huán)管硬釬焊的Ag-Cu-Zn基焊料合金組合物，該焊料合金組合物已被制造并用作硬釬焊用 的焊條。即，根據(jù)本發(fā)明的焊料合金組合物是應(yīng)用于冷凍劑循環(huán)管硬釬焊用的Ag-Cu-Zn 基焊料合金組合物，所述Ag-Cu-Zn基焊料合金組合物將在下面進(jìn)行描述。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的焊料合金組合物可以有各種各樣的應(yīng)用，并且該焊料合金 組合物不僅可以用于冷凍劑循環(huán)管的硬釬焊，還可以用于類似冷凍劑循環(huán)管硬釬焊的硬 釬焊工藝中。圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的用于冷凍劑循環(huán)管硬釬焊的Ag-Cu-Zn基焊料合金組合 物的試驗例的圖表，其中測量了銀含量較少的焊料合金組合物的硬度和常規(guī)的含銀30重 量％的焊料合金組合物的硬度。 圖3是表示根據(jù)本法明的用于冷凍劑循環(huán)管硬釬焊的Ag-Cu-Zn基焊料合金組合 物的試驗例的圖表，其中測量了銀含量較少的焊料合金組合物和常規(guī)的含銀30重量％的 焊料合金組合物的延展性。如圖2及圖3所示，焊料合金組合物中銀含量分別為24重量％ (試驗例1)、22 重量％ (試驗例2)和20重量％ (試驗例3)。除了銀之外，用于測量硬度的焊料合金組 合物中還分別含有銅38重量％和鋅38重量％、銅40重量％和鋅38重量％及銅41重量％ 和鋅39重量％。而且，用于測量硬度的常規(guī)的含銀30重量％的焊料合金組合物(比較例1)中還 進(jìn)一步含有銅35.8重量％、鋅33重量％以及銦1.2重量％。其中，參考圖2，可以看出，與常規(guī)的含銀30重量％的焊料合金組合物(比較 例1)相比，根據(jù)本發(fā)明的用于制冷凍劑循環(huán)管硬釬焊的Ag-Cu-Zn基焊料合金組合物銀 含量較低，例如，銀含量分別為24重量％ (試驗例1)、22重量％ (試驗例2)和20%重 量比(試驗例3)，但卻具有較高的硬度。特別地，可以看出，與常規(guī)的含銀30重量％的焊料合金組合物相比，銀含量為 24重量％的焊料合金組合物(試驗例1)具有顯著較高的硬度。因此，可以看出，具有較低銀含量的焊料合金組合物可以應(yīng)用于冷凍劑循環(huán)管 硬釬焊用的Ag-Cu-Zn基焊料合金組合物中。同時，參考圖3，可以看出，與常規(guī)的含 銀30重量％的焊料合金組合物(比較例1)相比，根據(jù)本發(fā)明的用于冷凍劑循環(huán)管硬釬焊 的Ag-Cu-Zn基焊料合金組合物，銀含量較低，例如，銀含量分別為24重量％比(試驗 例1)、22重量％比(試驗例2)和20重量％比(試驗例3)，但卻具有較高的延展性。但是，因為延展性數(shù)據(jù)的差別相對較小，所以可以看出，通過調(diào)整除了銀以外 的成分或者增加新的成分，可以使銀含量較低的焊料合金組合物應(yīng)用于冷凍劑循環(huán)管硬 釬焊用的Ag-Cu-Zn基焊料合金組合物中。圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的用于冷凍劑循環(huán)管硬釬焊的Ag-Cu-Zn基焊料合金組合 物的試驗例的曲線圖，其中測量了不同錫含量組合物的硬度，并且圖5是表示根據(jù)本發(fā) 明的用于冷凍劑循環(huán)管硬釬焊的Ag-Cu-Zn基焊料合金組合物的試驗例的曲線圖，其中 測量了不同錫含量組合物的延展性。表 權(quán)利要求
1.一種焊料合金組合物，該焊料合金組合物用于對由同種材料或異種材料形成的母 材之間的連接部位進(jìn)行釬焊以穩(wěn)定連接該母材，其特征在于，該焊料合金組合物含有 銀、銅、鋅、錫、硅以及其它不可避免的雜質(zhì)，其中，該焊料合金組合物含有銀20-24 重量％、銅36-45重量％、鋅29-37重量％、錫1-3重量％、硅0.1-0.4重量％以及其它 不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊料合金組合物，其中，該焊料合金組合物含有銀22重 量％、銅41-45重量％、鋅30-32重量％、錫2重量％、硅0.2重量％以及其它不可避免 的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種焊料合金組合物，該焊料合金組合物通過使銀(Ag)的含量最小化并添加錫(Sn)及硅(Si)成分而能夠改善焊接區(qū)域的外觀和價廉焊料的流動性及滲透性等。該焊料合金組合物用于對由同種材料或異種材料形成的母材的連接部位進(jìn)行釬焊以穩(wěn)定連接該母材，其特征在于，該組合物含有銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、錫(Sn)、硅(Si)以及其它不可避免的雜質(zhì)。
文檔編號B23K35/30GK102009282SQ20101011453
公開日2011年4月13日 申請日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者姜晶允, 樸在正, 李東河, 金明福 申請人:韓國邦迪株式會社