專利名稱：一種多元銀釬料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多元銀釬料，適用于銅與銅合金、碳鋼、硬質(zhì)合金和不銹鋼等金屬材料的釬焊，可廣泛應(yīng)用于制冷、機(jī)械、機(jī)電、四通閥等行業(yè)的釬焊中，屬于中溫釬焊材料。
背景技術(shù)：
在進(jìn)行不同金屬之間如銅與黑色金屬的釬焊時(shí)，由于釬料對(duì)釬焊母材的潤(rùn)濕性及釬焊接頭的相關(guān)力學(xué)性能有要求，所以人們大都選用含銀量大于40%的高銀釬料。如常見(jiàn)的高銀釬料BAg40CuZnSn是一種廣泛用于釬焊銅與碳鋼部件的釬料。但隨著有色金屬原材特別是貴金屬白銀價(jià)格的上漲，造成使用高銀釬料的廠家面臨巨大的成本壓力，削弱了在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。為此，有企業(yè)通過(guò)用Cd替換部分銀以降低釬料中Ag的含量，雖然Cd能大幅度降低釬料的熔化溫度、提升釬焊性能，但Cd是一種有毒元素，大量使用會(huì)造成環(huán)境污染，而且會(huì)損害制備含Cd的釬料操作人員的身體健康，添加Cd還會(huì)違反歐盟RoHS指令。盡管如此，現(xiàn)有的技術(shù)中使用其他元素替換Ag所制成的釬料性能都不能和使用Cd的釬料相比:如Ag-Cu-Zn-Sn釬料中Sn的添加可有效提高流動(dòng)性、潤(rùn)濕性，降低固、液相線溫度，減小熔化區(qū)間，但其可加工性往往較差JnAg-Cu-Zn-1n釬料中In的加入可以更顯著地降低固、液相線溫度，減小熔化區(qū)間，提高流動(dòng)性，但其本身在銀、銅中的固溶度較小且價(jià)格較高，僅可作為微量元素加入JnAg-Cu-Zn-Ni釬料中Ni的添加可提高釬料的潤(rùn)濕性及接頭強(qiáng)度，對(duì)凈化晶界、提高塑性、增加強(qiáng)度有較好的效果，并能改善加工性能，易于加工成帶材，但會(huì)提高釬料的液相線溫度；如Ag-Cu-Zn-Ga釬料中Ga的加入可使釬料的成分均勻化，細(xì)化釬料組織，抑制金屬間化合物的生長(zhǎng)，火焰釬焊后的釬料顯微組織致密、均勻，力學(xué)性能優(yōu)異，但其成本往往高于含鎘銀釬料。因此，人們開(kāi)始重點(diǎn)開(kāi)發(fā)多元合金體系的銀釬料用于取代含鎘銀釬料的使用。如公開(kāi)號(hào)為CN1836823A的發(fā)明專利說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)了一種含銦和鈰的無(wú)鎘釬料，其特征在于，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比是:25%-32%的銅，25%-35%的鋅，0.5%_5%的銦，0.01%_1.0%的錫，
0.002%-0.10%的鈰，其余為銀。該無(wú)鎘釬料在釬焊紫銅-黃銅、黃銅-碳鋼，不銹鋼-鎳基合金等材料組合時(shí)，對(duì)母材濕潤(rùn)性、鋪展性好，但是該釬料中的銀含量還是非常高，制造成分高，限制了其進(jìn)一步的使用。因此，研究開(kāi)發(fā)出一種既符合歐盟RoHS指令，在釬焊材料中不含有害化學(xué)元素Cd，又具有良好的釬焊工藝性能，較低的熔化溫度，較高的性價(jià)比的多元銀釬料來(lái)替代BAg40CuZnSn等高銀釬料，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及符合環(huán)境保護(hù)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，含銀量較低，成本低；不含鎘元素，符合歐盟RoHS指令；釬料熔化溫度低，釬焊工藝性能好的一種多元銀釬料。
本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:該多元銀釬料，其特征在于由下述重量百分比的組分組成=12-28%的Ag，37-49%的Cu，1.0-3.0%的In，0.5-2.5%的Ni，
0.001-0.1%的稀土元素,余量為Zn。本發(fā)明的多元銀釬料由下述重量百分比的組分組成:19-21%的Ag，42_44%的Cu，
1.5-2.5% 的 In，1.0-2.0% 的 Ni,0.03-0.08% 的稀土元素，余量為 Zn。本發(fā)明的多元銀釬料由下述重量百分比的組分組成:20%的Ag，43%的Cu，2.0%的In，1.5%的Ni,0.05%的稀土元素，余量為Zn。本發(fā)明的多元銀釬料中的稀土元素為鑭或鈰的其中一種或者其混合物。鑭和鈰可以是任意比例進(jìn)行混合，因?yàn)閱钨|(zhì)的稀土 La和單質(zhì)的稀土 Ce單獨(dú)對(duì)本發(fā)明的釬料所起到的作用是一樣的，所以La和Ce可以采用任意比例混合，兩者混合后的效果和單質(zhì)的稀土La或者單質(zhì)的稀土 Ce的效果都是一樣，由于La和Ce的混合物的價(jià)格要比單質(zhì)的稀土 La和單質(zhì)的稀土 Ce便宜很多，所以從性價(jià)比上優(yōu)先選用La和Ce的混合稀土，從而可以大大降低生產(chǎn)成本，提高資源的利用率。La和Ce的添加可細(xì)化釬料合金的組織，改善釬料的力學(xué)性能，提高釬焊接頭的強(qiáng)度和韌性。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:1、含有的貴金屬白銀較少，比BAg40CuZnSn等高銀釬料減少白銀含量20%左右，大幅度降低了生產(chǎn)成本,節(jié)約了貴金屬白銀的用量；2、釬焊銅與銅合金及黑色金屬時(shí)具有優(yōu)良的機(jī)械性能，經(jīng)客戶使用后反饋釬焊工藝性能優(yōu)良，質(zhì)量穩(wěn)定，工藝性能指標(biāo)與BAg40CuZnSn銀釬料相當(dāng)；3、該釬料的塑性好，可加工成各種規(guī)格、尺寸的焊條、焊絲、焊環(huán)、薄帶、焊片等；4、釬料的抗拉強(qiáng)度可達(dá)520 558MPa，釬焊黃銅接頭其抗拉強(qiáng)度為319 367MPa，抗剪強(qiáng)度為206 229MPa ;釬焊碳鋼等工件時(shí)，其接頭抗拉強(qiáng)度可達(dá)455 489MPa，抗剪強(qiáng)度為27(T309MPa ;5、可廣泛應(yīng)用于制冷、機(jī)械、機(jī)電、四通閥等行業(yè)的電阻釬焊、火焰釬焊以及高頻感應(yīng)釬焊。本發(fā)明中添加化學(xué)元素Ni，可以較大地提高釬料對(duì)不銹鋼和硬質(zhì)合金的潤(rùn)濕性能，并改善釬縫塑性，通過(guò)增加鋪展面積可以提高釬焊接頭的連接強(qiáng)度，同時(shí)還可以提高釬焊接頭的抗腐蝕能力。本發(fā)明中添加化學(xué)元素In，可降低釬料的熔化溫度和提高釬料的潤(rùn)濕性及填縫性。本發(fā)明中添加少量稀土元素La和Ce主要是降低銀釬料中有害雜質(zhì)元素Pb、Bi對(duì)釬料的不良影響，La和Ce能與Pb、Bi形成LaPb、CePb, LaBi, CeBi化合物，抑制Pb單質(zhì)相和Bi單質(zhì)相的形成，消除低熔點(diǎn)單質(zhì)相的先熔析出現(xiàn)象，從而祛除了雜質(zhì)Pb、Bi對(duì)銀釬料鋪展、潤(rùn)濕性能的有害作用，另外，混合稀土 La和Ce的添加可細(xì)化釬料合金的組織，改善釬料的力學(xué)性能，提高釬焊接頭的強(qiáng)度和韌性，本發(fā)明混合稀土中的La和Ce可以是按任意比例進(jìn)行混合的，從而可以大大降低本發(fā)明的生產(chǎn)成本，提高資源的利用率。本發(fā)明的配方設(shè)計(jì)合理，生產(chǎn)成本低，性價(jià)比高，焊接銅與銅合金、硬質(zhì)合金、碳鋼、不銹鋼及鎳基合金等金屬材料時(shí)，釬料熔化溫度合適，潤(rùn)濕性、流動(dòng)性好，釬焊接頭表面光潔，機(jī)械強(qiáng)度高，釬焊工藝性能優(yōu)良，質(zhì)量穩(wěn)定，一致性好，各項(xiàng)釬焊性能指標(biāo)與BAg40CuZnSn 相當(dāng)。本發(fā)明中多元銀釬料的熔化溫度范圍一般為650-830°C，塑性好，可加工成各種規(guī)格、尺寸的焊條、焊絲、焊環(huán)、薄帶、焊片等釬料；配合FB102(QJ102)釬劑，在銅與銅合金、碳鋼、硬質(zhì)合金、不銹鋼及鎳基合金上釬焊潤(rùn)濕性好、流動(dòng)性好，釬料的抗拉強(qiáng)度可達(dá)520 558MPa，釬焊黃銅接頭其抗拉強(qiáng)度為319 367MPa，抗剪強(qiáng)度為206 229MPa ;釬焊碳鋼等工件，其接頭抗拉強(qiáng)度可達(dá)455 489MPa，抗剪強(qiáng)度為27(T309MPa ;具有較高的耐溫和機(jī)械性能，可廣泛應(yīng)用于制冷、機(jī)械、機(jī)電、四通閥等行業(yè)的電阻釬焊、火焰釬焊以及高頻感應(yīng)釬焊。本發(fā)明的多元銀釬料，以含銀量40%的釬料作為參照物，配合FB102(QJ102)釬劑，在紫銅與銅合金、碳鋼、硬質(zhì)合金、不銹鋼等黑色金屬合金上釬焊，對(duì)母材的潤(rùn)濕性、鋪展性與之相當(dāng)，釬焊黃銅接頭其抗拉強(qiáng)度為319 367MPa，抗剪強(qiáng)度為206 229MPa，釬焊碳鋼等工件，其接頭抗拉強(qiáng)度可達(dá)455 489MPa，抗剪強(qiáng)度為27(T309MPa。本發(fā)明的多元銀釬料完全沒(méi)有有害元素Cd，能有效保護(hù)操作者的身體安全，對(duì)環(huán)境有好，能杜絕環(huán)境污染，釬料的釬焊力學(xué)性能指標(biāo)與BAg40CuZnSn相當(dāng)。因此，本發(fā)明的多元銀釬料能替代BAg40CuZnSn等高銀釬料。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。實(shí)施例。本實(shí)施例的多元銀釬料由下述重量百分比的組分組成:12-28%的Ag，37_49%的Cu，1.0-3.0%的In ,0.5-2.5%的Ni,0.001-0.1%的稀土元素，余量為Zn。其中稀土元素為鑭或鈰的其中一種元素或者其混合物，稀土元素可以都為鑭元素，稀土元素可以都為鈰元素，稀土元素還可以為鑭元素和鈰元素的混合物。本實(shí)施例中Ag使用GB/T 4135-2002《銀》標(biāo)準(zhǔn)中IC_Ag99.99，Cu使用GB/T467-2010《陰極銅》標(biāo)準(zhǔn)中Cu-CATH-2，Zn使用GB/T 470-2008《鋅錠》標(biāo)準(zhǔn)中Ζη99.995，In使用YS/T 257-2009《銦錠》標(biāo)準(zhǔn)中Ιη99.993，Ni使用GB/T 6516-2010《電解鎳》標(biāo)準(zhǔn)中Ni99.96。按上述配比采用常規(guī)中頻熔煉爐進(jìn)行熔煉、澆鑄，然后通過(guò)鋸剝、擠壓、拉拔、成型、清洗等工藝制備而成。根據(jù)生產(chǎn)需要，可將Ni預(yù)先加工成中間合金，然后加入Ag-Cu-Zn合金中熔煉、澆鑄，再通過(guò)鋸剝、擠壓、拉拔、成型、清洗等工藝制備而成。下述表格是實(shí)施例1至實(shí)施例24的各個(gè)組分的含量表和性能數(shù)據(jù)表。表1:實(shí)施例1至于實(shí)施例6的各個(gè)組分的含量表
權(quán)利要求
1.一種多元銀釬料，其特征在于由下述重量百分比的組分組成:12-28%的Ag，37-49%的 Cu, 1.0-3.0% 的 In ,0.5-2.5% 的 Ni,0.001-0.1% 的稀土元素，余量為 Zn。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多元銀釬料，其特征在于由下述重量百分比的組分組成:19-21% 的 Ag, 42-44% 的 Cu, 1.5-2.5% 的 In，1.0-2.0% 的 Ni, 0.03-0.08% 的稀土元素，余量為Zn。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多元銀釬料，其特征在于由下述重量百分比的組分組成:20%的Ag，43%的Cu，2.0%的In，1.5%的Ni，0.05%的稀土元素，余量為Zn。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的多元銀釬料，其特征在于:所述稀土元素為鑭或鈰的其中一種或者其混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多元銀釬料，其特征在于由下述重量百分比的組分組成12-28%的Ag，37-49%的Cu，1.0-3.0%的In，0.5-2.5%的Ni，0.001-0.1%的稀土元素，余量為Zn。其含有的貴金屬白銀較少，比BAg40CuZnSn等高銀釬料減少白銀含量20%左右，大幅度降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了貴金屬白銀的用量。
文檔編號(hào)B23K35/30GK103111770SQ201210553880
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者范仲華, 余丁坤, 舒俊勝, 黃世盛, 陳融, 鄭志曉, 王萍, 計(jì)興鑫 申請(qǐng)人:杭州華光焊接新材料股份有限公司