專利名稱：一種用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接材料的制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
市場上現(xiàn)有的焊接材料一般為兩種一種為錫銀銅合金，另一種為錫鉛銅合金。隨著《關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中使用某些有害成分的指令》(Restriction of Hazardous Substances, ROHS)在電子工業(yè)中的禁鉛指令的政策實施，含鉛的錫焊材料已經(jīng)不能滿足高標準的環(huán)保要求。而錫銀銅合金的應(yīng)用難點不僅僅是要求焊爐溫度比原來鉛合金高30度， 并且其成本也比錫鉛銅合金高25%，更重要的是此溫度的提高會大大降低暴露元器件的穩(wěn)定性。因此，錫鋅合金被進一步研究。但是，鋅的氧化阻止了錫鋅合金的應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料及其制備方法。該鋅合金新材料能起到阻止鋅氧化的目的，而且在大大降低了材料成本的同時還提聞了焊接載體的穩(wěn)定性。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。
一種用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，由鋅、錫、錳、銅組成，其中，鋅的質(zhì)量百分比 % 31. 5-58%ο
優(yōu)選的，本發(fā)明提供的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫 40-43% M 1-3% ;銅 1-4% ;余量為鋅。
本發(fā)明進一步提供了一種生產(chǎn)上述優(yōu)選的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料的方法， 包括下列步驟
I)按照配比將錫、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至500-550度，完全熔化后保溫至400 度；
2)保溫15-20分鐘后，將相應(yīng)比例的錳、銅添加到錫鋅合金溶液中，并升溫至 1300-1350度進行綜合熔煉，完全熔化后保溫至1200度；
3)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為15-20cm;
4)繼續(xù)以1200度進行保溫，時間為1-1. 5小時，用德國產(chǎn)斯派克直讀光譜儀對從工頻電爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；
5)進一步保溫30-40分鐘后，重新升溫至1300度，并開啟工頻電爐的振動裝置， 振動頻率為2次/秒，采用水平連鑄方法鑄造成直徑為20mm、長度為2000mm的實心合金棒材；
6)采用800噸單動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為100-120度，擠壓溫度為150 度，擠壓速度V=10mm/s,擠壓后合金棒的直徑為15mm、長度 為3400mm;
7)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時間為1-1. 5小時；
8)用制頭機將退火完成后的合金棒一端制成長度為100mm,直徑為IOmm的拉拔段，用成品模將合金棒多次拉伸后并退火，使其最終變成直徑為4_、公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒，然后將焊絲還棒切割為長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格；
9)包裝并入庫。
優(yōu)選的，本發(fā)明提供的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫 45-50% ;錳4-6% ;銅6-8% ;余量為鋅。
本發(fā)明進一步提供了一種生產(chǎn)上述優(yōu)選的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料的方法， 包括下列步驟
I)按照配比將錫、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至500-550度，完全熔化后保溫至400 度；
2)保溫30分鐘后，將相應(yīng)比例的錳、銅添加到錫鋅合金溶液中，并升溫至 1300-1350度進行綜合熔煉，完全熔化后保溫至1200度；
3)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為15-20cm;
4)繼續(xù)以1200度進行保溫，時間為1-1. 5小時，用德國產(chǎn)斯派克直讀光譜儀對從工頻電爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；
5)進一步保溫50-60分鐘后，重新升溫至1300度，并開啟工頻電爐的振動裝置， 振動頻率為I次/秒，采用水平連鑄方法鑄造成直徑為20mm、長度為2000mm的實心合金棒材；
6)采用800噸單動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為100-120度，擠壓溫度為150 度，擠壓速度V=10mm/s,擠壓后合金棒的直徑為15mm、長度為3400mm;
7)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時間為1-1. 5小時；
8)用制頭機將退火完成后的合金棒一端制成長度為100mm,直徑為IOmm的拉拔段，用成品模將合金棒多次拉伸后并退火，使其最終變成直徑為5_、公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒，然后將焊絲還棒切割為長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格；
9)包裝并入庫。
優(yōu)選的，本發(fā)明提供的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫 53-55% M O. 5-1. 5% ;銅 10-12% ;余量為鋅。
本發(fā)明進一步提供了一種生產(chǎn)上述優(yōu)選的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料的方法， 包括下列步驟
I)按照配比將錫、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至500-550度，完全熔化后保溫至400 度；
2)保溫20-30分鐘后，將相應(yīng)比例的錳、銅添加到錫鋅合金溶液中，并升溫至 1250-1300度進行綜合熔煉，完全熔化后保溫至1200度；
3)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為25-30cm;
4)繼續(xù)以1200度進行保溫，時間為1-1. 5小時，用德國產(chǎn)斯派克直讀光譜儀對從工頻電爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；
5)進一步保溫50-60分鐘后，重新升溫至1300度，并開啟工頻電爐的振動裝置， 振動頻率為I次/秒，采用水平連鑄方法鑄造成直徑為15mm、長度為2000mm的實心合金棒材；
6)采用800噸單動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為100-120度，擠壓溫度為150 度，擠壓速度V=10mm/s,擠壓后合金棒的直徑為10mm、長度為4500mm ；
7)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時間為1-1. 5小時；
8)用制頭機將退火完成后的合金棒一端制成長度為100mm,直徑為IOmm的拉拔段，用成品模將合金棒多次拉伸后并退火，使其最終變成直徑為3mm、公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒，然后將焊絲還棒切割為長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格；
9)包裝并入庫。
本發(fā)明的有益效果是
此項發(fā)明在保證原有傳統(tǒng)焊接材料性能的同時，將鉛元素取代，滿足了 ROHS要求。在本發(fā)明的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料中添加錳元素，可以達到阻止鋅氧化的目的， 在大大降低材料成本的同時還提高了焊接載體的穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料的制備方法的流程圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
(I)實施例1
一種用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫40% ;錳3% ;銅1% ； 余量為鋅。
實施例1的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料的制備方法，如圖1所示，包括如下步驟
I)按照配比將錫、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至500-550度，完全熔化后保溫至400 度；
2)保溫15-20分鐘后，將相應(yīng)比例的錳、銅添加到錫鋅合金溶液中，并升溫至 1300-1350度進行綜合熔煉，完全熔化后保溫至1200度；
3)用石墨棒將 完全熔化的合金液體充分攪拌后，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為15-20cm;
4)繼續(xù)以1200度進行保溫，時間為1-1. 5小時，用德國產(chǎn)斯派克直讀光譜儀對從工頻電爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；
5)進一步保溫30-40分鐘后，重新升溫至1300度，并開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為2次/秒，采用水平連鑄方法鑄造成直徑為20mm、長度為2000mm的實心合金棒材；
6)采用800噸單動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為100-120度，擠壓溫度為150 度，擠壓速度V=10mm/s,擠壓后合金棒的直徑為15mm、長度為3400mm;
7)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時間為1-1. 5小時；
8)用制頭機將退火完成后的合金棒一端制成長度為100mm,直徑為IOmm的拉拔段，用成品模將合金棒多次拉伸后并退火，使其最終變成直徑為4_、公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒，然后將焊絲還棒切割為長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格；
9)包裝并入庫。
(2)實施例 2
一種用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫43% ;錳1% ;銅4% ； 余量為鋅。
實施例2的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料通過與實施例1相同的方法得到。
(3)實施例 3
一種用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫41. 5% ;錳2% ;銅2.5% ;余量為鋅。
實施例3的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料通過與實施例1相同的方法得到。
(4)實施例 4
一種用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫45% ;錳6% ;銅6% ； 余量為鋅。
實施例4的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料的制備方法，如圖1所示，包括如下步驟
I)按照配比將錫、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至500-550度，完全熔化后保溫至400 度；
2)保溫30分鐘后，將相應(yīng)比例的錳、銅添加到錫鋅合金溶液中，并升溫至 1300-1350度進行綜合熔煉，完全熔化后保溫至1200度；
3)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為15-20cm;
4)繼續(xù)以1200度進行保溫，時間為1-1. 5小時，用德國產(chǎn)斯派克直讀光譜儀對從工頻電爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；
5)進一步保溫50-60分鐘后，重新升溫至1300度，并開啟工頻電爐的振動裝置， 振動頻率為I次/秒，采用水平連鑄方法鑄造成直徑為20mm、長度為2000mm的實心合金棒材；
6)采用800噸單 動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為100-120度，擠壓溫度為150 度，擠壓速度V=10mm/s,擠壓后合金棒的直徑為15mm、長度為3400mm;
7)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時間為1-1. 5小時；
8)用制頭機將退火完成后的合金棒一端制成長度為100mm,直徑為IOmm的拉拔段，用成品模將合金棒多次拉伸后并退火，使其最終變成直徑為5_、公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒，然后將焊絲還棒切割為長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格；
9)包裝并入庫。
(5)實施例 5
一種用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫50% ;錳4% ;銅8% ； 余量為鋅。
實施例5的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料通過與實施例4相同的方法得到。
(6)實施例 6
一種用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫47. 5% ;錳5% ;銅 7% ;余量為鋅。
實施例6的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料通過與實施例4相同的方法得到。
(7)實施例 7
一種用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫53% ;錳1. 5% ;銅 10% ;余量為鋅。
實施例7的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料的制備方法，如圖1所示，包括如下步驟
I)按照配比將錫、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至500-550度，完全熔化后保溫至400 度；
2)保溫20-30分鐘后，將相應(yīng)比例的錳、銅添加到錫鋅合金溶液中，并升溫至 1250-1300度進行綜合熔煉，完全熔化后保溫至1200度；
3)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為25-30cm;
4)繼續(xù)以1200度進行保溫，時間為1-1. 5小時，用德國產(chǎn)斯派克直讀光譜儀對從工頻電爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；
5)進一步保溫50-60分鐘后，重新升溫至1300度，并開啟工頻電爐的振動裝置， 振動頻率為I次/秒，采用水平連鑄方法鑄造成直徑為15mm、長度為2000mm的實心合金棒材；
6)采用800噸單動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為100-120度，擠壓溫度為150 度，擠壓速度V=10mm/s,擠壓后合金棒的直徑為10mm、長度為4500mm;
7)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時間為1-1. 5小時；
8)用制頭機將退火完成后的合金棒一端制成長度為100mm,直徑為IOmm的拉拔段，用成品模將合金棒多次拉伸后并退火，使其最終變成直徑為3_、公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒，然后將焊絲還棒切割為長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格；
9)包裝并入庫。
(8)實施例 8
一種用于焊接的環(huán) 保鋅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫55% ;錳O. 5% ;銅 12% ;余量為鋅。
實施例8的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料通過與實施例7相同的方法得到。
(9)實施例 9:
一種用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫54% M 1% ;銅11% ; 余量為鋅。
實施例9的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料通過與實施例7相同的方法得到。
本發(fā)明提供的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料以及傳統(tǒng)焊接材料的性能如表I所示。
表1用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料與傳統(tǒng)焊接材料的性能對比
權(quán)利要求
1.一種用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，由鋅、錫、錳、銅組成，其中，鋅的質(zhì)量百分比為 31. 5-58%ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，其特征在于，鋅、錫、錳、銅的質(zhì)量百分比為錫40-43% M 1-3% ;銅1-4% ;余量為鋅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，其特征在于，鋅、錫、錳、銅的質(zhì)量百分比為錫45-50% ;錳4-6% ;銅6-8% ;余量為鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料，其特征在于，鋅、錫、錳、銅的質(zhì)量百分比為錫53-55% M O. 5-1. 5% ;銅10-12% ;余量為鋅。
5.一種生產(chǎn)權(quán)利要求2所述的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料的方法，包括下列步驟1)按照配比將錫、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至500-550度，完全熔化后保溫至400度；2)保溫15-20分鐘后，將相應(yīng)比例的錳、銅添加到錫鋅合金溶液中，并升溫至 1300-1350度進行綜合熔煉，完全熔化后保溫至1200度；3)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為15-20cm;4)繼續(xù)以1200度進行保溫，時間為1-1.5小時，用德國產(chǎn)斯派克直讀光譜儀對從工頻電爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；5)進一步保溫30-40分鐘后，重新升溫至1300度，并開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為2次/秒，采用水平連鑄方法鑄造成直徑為20mm、長度為2000mm的實心合金棒材；6)采用800噸單動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為100-120度，擠壓溫度為150度，擠壓速度V=10mm/s,擠壓后合金棒的直徑為15mm、長度為3400mm;7)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時間為 1-1. 5小時；8)用制頭機將退火完成后的合金棒一端制成長度為100mm,直徑為IOmm的拉拔段,用成品模將合金棒多次拉伸后并退火，使其最終變成直徑為4_、公差為+/-0. 05mm的焊絲坯棒，然后將焊絲還棒切割為長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格；9)包裝并入庫。
6.一種生產(chǎn)權(quán)利要求3所述的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料的方法，包括下列步驟1)按照配比將錫、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至500-550度，完全熔化后保溫至400度；2)保溫30分鐘后，將相應(yīng)比例的錳、銅添加到錫鋅合金溶液中，并升溫至1300-1350 度進行綜合熔煉，完全熔化后保溫至1200度；3)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為15-20cm;4)繼續(xù)以1200度進行保溫，時間為1-1.5小時，用德國產(chǎn)斯派克直讀光譜儀對從工頻電爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；5)進一步保溫50-60分鐘后，重新升溫至1300度，并開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒，采用水平連鑄方法鑄造成直徑為20mm、長度為2000mm的實心合金棒材；6)采用800噸單動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為100-120度，擠壓溫度為150度，擠壓速度V=10mm/s,擠壓后合金棒的直徑為15mm、長度為3400mm;7)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時間為1-1. 5小時；8)用制頭機將退火完成后的合金棒一端制成長度為100mm,直徑為IOmm的拉拔段,用成品模將合金棒多次拉伸后并退火，使其最終變成直徑為5_、公差為+/-0. 05mm的焊絲坯棒，然后將焊絲還棒切割為長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格；9)包裝并入庫。
7.—種生產(chǎn)權(quán)利要求4所述的用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料的方法，包括下列步驟1)按照配比將錫、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至500-550度，完全熔化后保溫至400度；2)保溫20-30分鐘后，將相應(yīng)比例的錳、銅添加到錫鋅合金溶液中，并升溫至 1250-1300度進行綜合熔煉，完全熔化后保溫至1200度；3)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為25-30cm;4)繼續(xù)以1200度進行保溫，時間為1-1.5小時，用德國產(chǎn)斯派克直讀光譜儀對從工頻電爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；5)進一步保溫50-60分鐘后，重新升溫至1300度，并開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒，采用水平連鑄方法鑄造成直徑為15mm、長度為2000mm的實心合金棒材；6)采用800噸單動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為100-120度，擠壓溫度為150度，擠壓速度V=10mm/s,擠壓后合金棒的直徑為10mm、長度為4500mm;7)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時間為 1-1. 5小時；8)用制頭機將退火完成后的合金棒一端制成長度為100mm,直徑為IOmm的拉拔段,用成品模將合金棒多次拉伸后并退火，使其最終變成直徑為3_、公差為 +/-0. 05mm的焊絲坯棒，然后將焊絲還棒切割為長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格；9)包裝并入庫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于焊接的環(huán)保鋅合金新材料及其制備方法，該鋅合金新材料由鋅、錫、錳、銅組成，鋅的質(zhì)量百分比為31.5-58%。優(yōu)選的，該鋅合金新材料的質(zhì)量百分比組成為錫40-43%；錳1-3%；銅1-4%；余量為鋅。優(yōu)選的，該鋅合金新材料的質(zhì)量百分比組成為錫45-50%；錳4-6%；銅6-8%；余量為鋅。優(yōu)選的，該鋅合金新材料的質(zhì)量百分比組成為錫53-55%；錳0.5-1.5%；銅10-12%；余量為鋅。該鋅合金新材料在保證原有傳統(tǒng)焊接材料性能的同時，將鉛元素取代，符合ROHS要求；添加錳元素，阻止了鋅的氧化，在大大降低材料成本的同時還提高了焊接載體的穩(wěn)定性。
文檔編號C22F1/16GK103045908SQ201310016418
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者孫飛 申請人:蘇州金倉合金新材料有限公司