專利名稱：一種用于不銹鐵/銅/不銹鋼釬焊的無銀銅基釬料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于釬焊的無銀銅基釬料，特別涉及一種用于不銹鐵/銅/不銹
鋼釬焊的無銀銅基釬料。
背景技術(shù)：
近年來異種金屬釬焊應(yīng)用日趨廣泛，例如，一種用于電磁爐的帶鐵磁性復(fù)底不銹鋼鍋，通過釬焊方法在鍋的底部復(fù)合上一層起均熱作用的銅板和一層有鐵磁性的430不銹鋼板，其生產(chǎn)工藝涉及到430不銹鋼(俗稱不銹鐵)/銅/304不銹鋼的大面積復(fù)合釬焊，釬焊時采用高頻壓力釬焊工藝一次完成不銹鐵/銅/不銹鋼三種異質(zhì)材料大面積復(fù)合釬接，釬焊溫度750 800°C。由于三種材料物理化學(xué)性質(zhì)相差懸殊，特別是它們的熱膨脹系數(shù)的不同，在焊接后的冷卻過程中，三種材料的收縮量不一致而產(chǎn)生形變應(yīng)力。如果焊接強度不足以克服形變應(yīng)力，將會使焊縫開裂。該類產(chǎn)品的釬焊需采用AgCuZnSn或AgCuZnSnCd(銀含量〉45X )銀基粉狀釬料才能獲得較理想的釬焊效果，成品率達95%以上。雖然AgCuZnSn或AgCuZnSnCd釬料具有焊接溫度低(750 800°C )，對母材潤濕性好，焊縫強度高(t b > 100MPa)等特點，能適用于多種金屬或合金中同種或異種材質(zhì)的釬焊，如銅及銅合金、碳鋼、不銹鋼、硬質(zhì)合金等等。但是，由于銀基釬料價格昂貴，使用含Cd釬料嚴重損害操作人員身體健康和污染環(huán)境，因此，AgCuZnSn或AgCuZnSnCd釬料難于在復(fù)底不銹鋼鍋制造業(yè)中普及使用。為此，國內(nèi)復(fù)底鍋生產(chǎn)廠家一直在尋求一種環(huán)保、低成本、高性能、釬焊溫度為750 80(TC的粉狀釬料，以實現(xiàn)鐵磁性復(fù)底不銹鋼鍋批量生產(chǎn)。
無銀CuPSn系釬料中的P、Sn可大幅度降低其熔化溫度，并可使該系釬料具有優(yōu)良的流動性和潤濕性，其釬焊溫度為750 800°C ，與AgCuZnSn或AgCuZnSnCd的釬焊溫度相近，但由于該系釬料含有P、Sn等元素，會與Cu、Fe形成脆性金屬間化合物，用于釬焊不銹鐵/銅/不銹鋼復(fù)合釬焊時，雖然銅與不銹鋼之間焊縫剪切強度t b > lOOMPa，但不銹鐵與銅之間焊縫剪切強度太低(t b《50MPa)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種釬焊溫度750 80(TC，可替代銀基釬料的低成本無銀銅基釬料。 本發(fā)明所述釬料以重量百分比計的元素成分包括P 5.0 7.0%、 Snl.O 10. 0%、Si 0. 1 2. 0%、Zr 0. 1 1. 0%和La 0. 05 0. 5%，余量為Cu。
所述無銀銅基釬料含有Ni 1.0 5. 0%。
所述無銀銅基釬料含有B 0. 05 0. 5 % 。 本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)在于通過在CuPSn基體中加入適量的Si、Zr和La等，或者可加入Ni或/和B以改善釬料性能，使釬料既保持750 800°C的釬焊溫度，同時在不銹鐵、銅、不銹鋼上均有良好的潤濕性和較高的焊接強度，特別是能使不銹鐵與銅之間焊縫剪切強度
t h > lOOMPa。
元素Si、 La、 Zr等的加入主要起活性作用，與基材，特別是與不銹鐵、不銹鋼表面發(fā)生界面反應(yīng)，增強釬料的潤濕性能和界面結(jié)合能力，從而提高焊接強度。經(jīng)試驗確定，Si的加入量為0. 1 2. 0%為宜。La、 Zr的添加量為微量，La為0. 05 0. 5%、 Zr為0. 1 1. 0%為宜，過高則會使熔融釬料粘度增加，不利于釬料流動和鋪展，使可焊性變差，焊接強度下降。 Ni元素的添加可以增強釬料的力學(xué)性能，使P的金屬間化合物形貌由帶狀變?yōu)榍驙睿档外F料的脆性，提高焊接強度。通過試驗確定Ni含量1. 0 5. 0%為宜，小于1. 0%時改性作用不明顯，大于5. 0 %時，釬料流動性變差。 B的加入可進一步改善釬料的流動性，更利于焊接強度的提高，加入量0.05 0. 5%為宜，加入量不宜太高，否則又會使釬料脆性增加。
具體實施例方式
釬料制備方法按釬料成分配料，中頻感應(yīng)熔煉，精煉凈化，采用氣霧化法將熔融金屬液流霧化成液滴，液滴冷卻凝固成金屬粉末，再將粉末過60目篩，制得粉狀釬料。
本發(fā)明剪切強度測試方法參照GB/T 11363-1989，釬焊母材為304不銹鋼片、430不銹鐵片，尺寸為80mmX24mmX2mm，以及TP2純銅片，尺寸為80mmX 24mmX 3mm，釬焊面用400號碳化硅砂紙沿縱向打磨，釬焊前，將試片放入超聲波清洗器內(nèi)清洗，去除油污等雜質(zhì)。剪切強度測試在電子萬能拉伸機(GP-TS2000/100KW)上進行，拉伸速度為lmm/min。
實施例1釬料成分P 5. 0%、 Sn 1. 0%、 Sil. 0%、 Zr 0. 1%、 La 0. 05X，余量Cu。此成分釬料用于釬焊不銹鐵/銅，焊縫剪切強度為110.5MPa。釬焊不銹鋼/銅，焊縫剪切強度為120.OMPa。
實施例2釬料成分P 3.0%、 Sn 7.0%、Si 2.0%、Zr 0.5%、 La 0.1%、B 0.05%，余量
Cu。此成分釬料用于釬焊不銹鐵/銅，焊縫剪切強度為110. OMPa。釬焊不銹鋼/銅，焊縫剪切強度為119. 4MPa。
實施例3釬料成分P 6.5%、Sn 10.0%、 Si 1.5%、Zr 0.8%、 La 0.3%、Ni 1.0%、B0.3X，余量Cu。此成分釬料用于釬焊不銹鐵/銅，焊縫剪切強度為108.0MPa。釬焊不銹鋼/銅，焊縫剪切強度為118. OMPa。
實施例4 釬料成分P 7.0%、 Sn 4.0%、 Si 0.1%、Zr 0.5%、 La 0.5%、Ni 5.0%、B0.5X，余量Cu。此成分釬料用于釬焊不銹鐵/銅，焊縫剪切強度為102.6MPa。釬焊不銹鋼/銅，焊縫剪切強度為110. 6MPa。 本發(fā)明的無銀銅基釬料應(yīng)用于高頻感應(yīng)壓力釬焊一次完成不銹鐵/銅/不銹鋼異種金屬大面積復(fù)合釬焊，焊縫剪切強度Tb> lOOMPa，釬料成本僅為AgCuZnSn或AgCuZnSnCd的1/5 1/4，適用于鐵磁性復(fù)底鍋的規(guī)?；a(chǎn)。
權(quán)利要求
一種用于不銹鐵/銅/不銹鋼釬焊的無銀銅基釬料，其特征是以重量百分比計的元素成分包括P 5.0～7.0％、Sn 1.0～10.0％、Si 0.1～2.0％、Zr0.1～1.0％和La 0.05～0.5％，余量為Cu。
2. —種用于不銹鐵/銅/不銹鋼釬焊的無銀銅基釬料，其特征是所述無銀銅基釬料含 有Ni 1. 0 5. 0%。
3. —種用于不銹鐵/銅/不銹鋼釬焊的無銀銅基釬料，其特征是所述無銀銅基釬料含 有B 0. 05 0. 5%。
全文摘要
一種用于不銹鐵/銅/不銹鋼釬焊的無銀銅基釬料。所述釬料以重量百分比計的元素成分包括P 5.0～7.0％、Sn 1.0～10.0％、Si 0.1～2.0％、Zr0.1～1.0％和La 0.05～0.5％，余量為Cu。本發(fā)明的無銀銅基釬料應(yīng)用于高頻感應(yīng)壓力釬焊一次完成不銹鐵/銅/不銹鋼異種金屬大面積復(fù)合釬焊，焊縫剪切強度τb≥100MPa，釬料成本僅為AgCuZnSn或AgCuZnSnCd的1/5～1/4，適用于鐵磁性復(fù)底鍋的規(guī)模化生產(chǎn)。
文檔編號B22F9/08GK101693326SQ200910193208
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者劉鳳美, 劉師田, 向杰, 易振華, 楊凱珍 申請人:廣州有色金屬研究院;