專利名稱：無鎘低銀釬料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于釬焊材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無鎘低銀釬料及其制備方法。
背景技術(shù)：
GB/T 10046-2008《銀釬料》推薦使用的BAg25CuZn釬料，其化學成分中銀含量適中，釬焊性能優(yōu)良，固_液相線溫度適中，因此被廣泛地用于電機、電器、制冷等行業(yè)。但隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展，制造水平的不斷進步，生產(chǎn)量穩(wěn)步增長，特別是近年來白銀價格的不斷攀升，對銀釬料的“性價比”提出了更高的要求。如，銀釬料中銀的質(zhì)量百分含量降低1%，即可節(jié)省60元人民幣的材料成本。與此同時，隨著電機、電器、制冷等行業(yè)制造技術(shù)的進步，對釬料的塑性、強度提出了更高的要求。因此，必須研究解決降低 BAg25CuZn銀釬料中銀含量的問題，同時還要提高BAg25CuZn系銀釬料的塑性與強度指標。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種對紫銅、黃銅、碳鋼、不銹鋼以及鎳基合金等材料的潤濕能力強、固-液相線溫度適當、銀含量較BAg25CuZn低、具有優(yōu)良塑性與強度的無鎘低銀釬料，并公開其制備方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種無鎘低銀釬料，其化學成分按質(zhì)量百分數(shù)配比為16. 5% 20. 5%的Ag， 36. 5% 42. 5% 的 Zn，1. 5% 3. 5% 的 Sn，0. 01 % 0. 6% 的 Ni，0. 001% 0. 的 Si， 0. 001% 0. 的 A1，0. 001% 0. 的 Ba，0. 001% 0. 的 Zr，余量為 Cu。本發(fā)明上述無鎘低銀釬料的制備方法，首先，將以上化學成分的質(zhì)量百分數(shù)配比的 16. 5 % 20. 5 % 的 Ag，36. 5 % 42. 5 % 的 Zn，1. 5 % 3. 5 % 的 Sn，0. 01 % 0. 6 % 的 Ni，余量為Cu的材料投入冶煉爐冶煉成Ag-Cu-Zn-Sn-Ni五元合金熔體，而后，將由銅箔包覆的硅鋯合金和硅鋁鋇合金作為脫氧劑投入所述的五元合金熔體中，并將無鎘低銀釬料中的含氧量的質(zhì)量百分數(shù)控制在0. 005% 0. 012%。本發(fā)明所述的冶煉爐為中頻冶煉爐。本發(fā)明提供的技術(shù)方案發(fā)現(xiàn)并解決了以下兩個關(guān)鍵技術(shù)問題1)發(fā)現(xiàn)了無鎘銀釬料中“氧含量”對BAgCuZn系無鎘銀釬料“塑性”與強度的影響規(guī)律即無鎘銀釬料中“氧含量”對BAgCuZn系無鎘銀釬料“塑性”與強度的影響與銅合金中氧含量對銅合金“塑性”的影響規(guī)律相類似，但是又有“質(zhì)的”不同。如，“無氧銅”中的氧含量越低(即< 0. 003% )，“無氧銅”的塑性越好，但是對BAgCuZn系無鎘銀釬料來說，則有一個“最佳范圍”。2)研究發(fā)現(xiàn)，采用硅鋯合金和硅鋁鋇合金作為脫氧劑，除了能夠“準確控制”BAgCuZn系無鎘銀釬料中的氧含量之外，脫氧劑脫氧后殘留的硅、鋁、鋇、鋯元素，具有優(yōu)良的“合金化”性能，它們的“協(xié)同作用”，可以使BAgCuZn系無鎘銀釬料的塑性與強度同時得到提高。
為此，本發(fā)明采用如下關(guān)鍵技術(shù)(1)、使用市售的白銀、電解銅、鋅錠、錫錠、鎳板，按需要配比，先采用中頻冶煉爐冶煉好Ag-Cu-Zn-Sn-Ni五元合金之后，再用市售的銅箔包覆市售的硅鋯合金和硅鋁鋇合金作為脫氧劑，將無鎘低銀釬料的含氧量的質(zhì)量百分數(shù)控制在0. 005% 0. 012%范圍。采用常規(guī)澆鑄方法或水平連鑄方法鑄錠、擠壓、拉拔，即得到所需的釬料絲材。將鑄錠先擠壓成帶材，再經(jīng)粗軋和精軋，可制備成帶材(薄帶)。該釬料具有優(yōu)良的塑性和較高的強度， 較BAg25CuZn釬料伸長率可提高12. 0% 20. 0%，釬料強度可提高18. 0% 25. 0%。試驗中發(fā)現(xiàn)，單獨采用硅鋯合金或硅鋁鋇合金作為脫氧劑，或者采用其它脫氧劑， 制備出的BAg25CuZn系釬料并不具備高塑性和高強度，而且對紫銅、黃銅、碳鋼、不銹鋼以及鎳基合金等材料的潤濕能力也不好，只有在同時采用硅鋯合金和硅鋁鋇合金作為脫氧劑時，才會達到前述的技術(shù)效果。試驗還發(fā)現(xiàn)，硅鋯合金和硅鋁鋇合金添加的比例對本發(fā)明的效果影響極其微小，換句話說，硅鋯合金和硅鋁鋇合金添加的量只要滿足其殘存量在 BAg25CuZn 系釬料中有 0. 001% 0. 的 Si，0. 001% 0. 1 % 的 A1，0. 001% 0. 的 Ba，0.001% 0. 的&即可。這一發(fā)現(xiàn)，對于批量生產(chǎn)時的產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了方便。(2)、本發(fā)明在系統(tǒng)、深入的試驗基礎(chǔ)上，通過對脫氧劑的篩選、微量合金的成分優(yōu)化、釬料含氧量的控制與性能關(guān)系的研究，最終采用最簡單的方法解決了看上去顯得很復雜的技術(shù)難題即先采用中頻冶煉爐冶煉好Ag-Cu-Zn-Sn-Ni五元合金之后，用市售的銅箔包覆市售的硅鋯合金和硅鋁鋇合金作為脫氧劑，將無鎘低銀釬料的含氧量控制在 0. 005% 0. 012%范圍。試驗證明，控制BAg25CuZn系系銀釬料中的氧含量在0. 005% 0.012%范圍，是本項發(fā)明成功的關(guān)鍵。它不僅與以往的發(fā)明或研究認為銅合金或銀釬料中氧含量越低越好的觀點不同，而且證明了其氧含量的最佳范圍應該控制在0. 005% 0. 012%范圍。而且本發(fā)明采用的控制方法即是通過采用用市售的銅箔包覆市售的硅鋯合金和硅鋁鋇合金作為脫氧劑，只要將硅鋯合金和硅鋁鋇合金添加的量只要滿足其殘存量在 BAg25CuZn 系釬料中有 0. 001% 0. 1 % 的 Si，0. 001% 0. 1 % 的 A1，0. 001% 0. 1 % 的 Ba,0. 001% 0. 的Ir即可，且不需要再去考慮晶粒細化和合金強化等理論問題，從而更易于指導生產(chǎn)，使大批量生產(chǎn)和應用的銀釬料，能用最簡單的方法和最低的成本制備出具有最佳性能的產(chǎn)品。本發(fā)明提供的無鎘低銀釬料與已有技術(shù)相比具有以下技術(shù)效果對紫銅、黃銅、碳鋼、不銹鋼以及鎳基合金等材料的潤濕性能力好，固相線溫度為682-707°C，液相線溫度為 780-800°C，釬料中含氧量為0. 005% 0. 012%，釬料伸長率達18. 9%~ 20. 2%并且伸長率提高率達12. 5% 20. 2% (與BAg25CuZn相對比)，釬料抗拉強度達569_603MPa并且抗拉強度提高率達18. 0% -25. (與BAg25CuZn相對比)，銀含量平均降低了約5% (與 BAg25CuZn相對比)，從而不僅表現(xiàn)出了優(yōu)良的塑性與強度，而且節(jié)約了銀資源及降低了銀釬料的成本。
具體實施例方式實施例1:一種無鎘低銀釬料，其化學成分按質(zhì)量百分數(shù)配比為16. 5%的Ag，42. 5%的Zn， 3. 5%的 Sn，0. 01%的附，0. 001 %的 Si，0. 的 Α1，0· 001 %的 Ba，0. 的&，余量為 Cu。
實施例2:一種無鎘低銀釬料，其化學成分的質(zhì)量百分數(shù)配比為20. 5%的Ag，36. 5%的Zn， 1. 5%的 Sn，0. 6%的 Ni，0. 的 Si，0. 001 %的 Al，0. 的 Ba，0. 001%的 Zr，余量為 Cu。實施例3:按質(zhì)量百分數(shù)配比，其成分為18. 5 %的Ag，39. 5 %的Zn，2. 5 %的Sn，0. 3 %的Ni， 0. 05%的 Si，0. 01%的八1，0· 05%的 Ba，0. 01%的 Zr，余量為 Cu。實施例4 按質(zhì)量百分數(shù)配比，其成分為17. 8 %的Ag，38. 2 %的Zn，2. 8 %的Sn，0. 03 %的 Ni，0. 015%的 Si，0. 025%的 A1，0. 015%的 Ba，0. 02%的 Zr，余量為 Cu。實施例5 按質(zhì)量百分數(shù)配比，其成分為19.6%的Ag，41. 4%的Zn, 1. 8%的Sn, 0. 025%的 Ni，0. 005% 的 Si，0. 003% 的 Α1，0· 015% 的 Ba，0. 08% 的 Zr，余量為 Cu。實施例6 按質(zhì)量百分數(shù)配比，其成分為16. 8 %的Ag，42. 0 %的Zn，3. 2 %的Sn，0. 4%的Ni， 0. 05%的 Si，0. 03%的 Al，0. 04%的 Ba，0. 07%的 Zr，余量為 Cu。實施例7 按質(zhì)量百分數(shù)配比，其成分為18. 2 %的Ag，40. 5 %的Zn，2. 9 %的Sn，0. 07 %的 Ni，0. 02% 的 Si，0. 01%的八1，0· 001% 的 Ba，0. 005% 的 Zr，余量為 Cu。按照上述實施例1-7，將所述實施例配比的市售的白銀、電解銅、鋅錠、錫錠和鎳板投入中頻冶煉爐內(nèi)冶煉(熔煉)成Ag-Cu-Zn-Sn-Ni五元合金熔體，而后將由市售的銅箔包覆的同樣由市售的硅鋯合金和硅鋁鋇合金作為脫氧劑投入到所述的五元合金熔體中。通過取樣化驗分析，將無鎘低銀釬料的氧含量的質(zhì)量百分含量控制為0. 005% 0.012%的范圍，將Si、Al、Ba和ττ在釬料中的質(zhì)量百分含量分別控制為在所述實施例范圍，采用常規(guī)澆鑄方法或水平連鑄方法鑄錠、擠壓和拉拔，得到無鎘銀釬料絲材，或者將鑄錠先擠壓成帶材，再經(jīng)粗軋和精軋，得到帶材(薄帶)。由本實施例1-7所得到的無鎘低銀釬料以BAg25CuZn銀釬料為參照物，除了對紫銅、黃銅、碳鋼、不銹鋼以及鎳基合金等材料的潤濕能力強外，還具有表1所示的諸項優(yōu)異的技術(shù)指標。表1本發(fā)明的實施例與已有技術(shù)中BAg25CuZn銀釬料的性能對比(實測值)
權(quán)利要求
1.一種無鎘低銀釬料，其特征在于按質(zhì)量百分數(shù)配比是16. 5% 20. 5%的Ag， 36. 5% 42. 5% 的 Zn，1. 5% 3. 5% 的 Sn，0. 01% 0. 6% 的 Ni，0. 001% 0. 的 Si， 0. 001% 0. 的 A1，0. 001% 0. 的 Ba，0. 001% 0. 的 Zr，余量為 Cu。
2.—種權(quán)利要求1所述的無鎘低銀釬料的制備方法，其特征在于先將以上化學成分的Ag、Zn、Sn、Ni、Cu投入冶煉爐冶煉成Ag-Cu-Zn-Sn-Ni五元合金熔體，再將由銅箔包覆的硅鋯合金和硅鋁鋇合金作為脫氧劑投入五元合金熔體中，并無鎘低銀釬料中的含氧量的質(zhì)量百分數(shù)控制在0. 005% 0. 012%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無鎘低銀釬料的制備方法，其特征在于所述冶煉爐為中頻冶煉爐。
全文摘要
本發(fā)明屬于釬焊材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種無鎘低銀釬料及其制備方法，其特征在于無鎘低銀釬料的化學成分按質(zhì)量百分數(shù)配比為16.5％～20.5％的Ag，36.5％～42.5％的Zn，1.5％～3.5％的Sn，0.01％～0.6％的Ni，0.001％～0.1％的Si，0.001％～0.1％的Al，0.001％～0.1％的Ba，0.001％～0.1％的Zr，余量為Cu。本發(fā)明先將以上化學成分的Ag、Zn、Sn、Ni、Cu冶煉成Ag-Cu-Zn-Sn-Ni五元合金熔體，再將由銅箔包覆的硅鋯合金和硅鋁鋇合金作為脫氧劑投入五元合金熔體中，并無鎘低銀釬料中的含氧量的質(zhì)量百分數(shù)控制在0.005％～0.012％。本發(fā)明釬料中氧含量低，具有較低的熔化溫度、優(yōu)良的塑性，較BAg25CuZn釬料伸長率可提高12.5％～20.2％。
文檔編號B23K35/24GK102416530SQ201010549199
公開日2012年4月18日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者蔣俊懿, 蔣汝智 申請人:金華市雙環(huán)釬焊材料有限公司