專利名稱：一種用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅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)保錫鋅錳銅合 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(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保要求。而錫銀銅合金的應(yīng)用難點(diǎn)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(jìn)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)保錫鋅錳銅合 金新材料及其制備方法。該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 成本的同時還提高了焊接載體的穩(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)保錫鋅錳銅合金新材料，由銅、錫、錳、鋅組成，其中，銅的質(zhì)量 百分比為19-41%。
優(yōu)選的，本發(fā)明提供的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅合金新材料，錫、錳、鋅、銅的質(zhì)量 百分比為錫29-32% M 1-3% ;鋅29-31% ;余量為銅。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種生產(chǎn)上述優(yōu)選的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅合金新材料 的方法，包括下列步驟
I)按照配比將錫、鋅、錳、銅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150-1200度，完全熔化 后保溫至1100度。
2)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分?jǐn)嚢韬?，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止 其氧化，厚度為25-30cm。
3)保溫1-1. 5小時后，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(jìn) 行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)。
4)進(jìn)一步保溫30-35分鐘后，重新升溫至1200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25mm、長度為600mm的實心合金棒材。
5)采用800噸單動擠壓機(jī)擠壓，合金錠加熱溫度為100-150度，擠壓溫度為200 度，擠壓速度V=15mm/s ;擠壓后合金棒的直徑為12mm、長度為2500mm，然后用高精度鎢鋼薄 皮模將合金棒剝皮一次至11mm。
6)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進(jìn)行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時 間為1-1. 5小時。
7)用制頭機(jī)將退火完成后的合金棒一端制成長度為100mm、直徑為8mm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5mm、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。
8)包裝并入庫。
優(yōu)選的，本發(fā)明提供的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅合金新材料，錫、錳、鋅、銅的質(zhì)量 百分比為錫33-36% M 6-9% ;鋅33-36% ;余量為銅。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種生產(chǎn)上述優(yōu)選的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅合金新材料 的方法，包括下列步驟
I)按照配比將錫、鋅、錳、銅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1300-1350度，完全熔化 后保溫至1200度。
2)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分?jǐn)嚢韬?，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止 其氧化，厚度為15-20cm。
3)保溫2-2. 5小時后，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(jìn) 行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)。
4 )進(jìn)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40mm、長度為600mm的實心合金棒材。
5)采用800噸單動擠壓機(jī)擠壓，合金錠加熱溫度為100-150度，擠壓溫度為200 度，擠壓速度V=10mm/s ;擠壓后合金棒的直徑為31mm、長度為990mm，然后用高精度鎢鋼薄 皮模將合金棒剝皮一次至30mm。
6)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進(jìn)行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時 間為1-1. 5小時。
7)用制頭機(jī)將退火完成后的合金棒一端制成長度為50mm、直徑為25mm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10mm、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。
8)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)保錫鋅錳銅合金新材料中添加錳元素，可以達(dá)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)保錫鋅錳銅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(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實施例對 本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)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)保錫鋅錳銅合金新材料，錫、錳、鋅、銅的質(zhì)量百分比為錫29% M 3% ;鋅29% ;余量為銅。
實施例1的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅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、錳、銅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150-1200度，完全熔化 后保溫至1100度。
2)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分?jǐn)嚢韬?，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止 其氧化，厚度為25-30cm。
3)保溫1-1. 5小時后，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(jìn) 行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)。
4)進(jìn)一步保溫30-35分鐘后，重新升溫至1200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25mm、長度為600mm的實心合金棒材。
5)采用800噸單動擠壓機(jī)擠壓，合金錠加熱溫度為100-150度，擠壓溫度為200 度，擠壓速度V=15mm/s ;擠壓后合金棒的直徑為12mm、長度為2500mm，然后用高精度鎢鋼薄 皮模將合金棒剝皮一次至11mm。
6)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進(jìn)行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時 間為1-1. 5小時。
7)用制頭機(jī)將退火完成后的合金棒一端制成長度為100mm、直徑為8mm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5mm、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。
8)包裝并入庫。
(2)實施例 2
一種用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅合金新材料，錫、錳、鋅、銅的質(zhì)量百分比為錫 32% M 1% ;鋅31% ;余量為銅。
實施例2的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅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)保錫鋅錳銅合金新材料，錫、錳、鋅、銅的質(zhì)量百分比為錫 30% M 2% ;鋅30% ;余量為銅。
實施例3的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅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)保錫鋅錳銅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫33% ;錳9% ； 鋅33%;余量為銅。
實施例4的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅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、錳、銅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1300-1350度，完全熔化 后保溫至1200度。
2)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分?jǐn)嚢韬?，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止 其氧化，厚度為15-20cm。
3)保溫2-2. 5小時后，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(jìn)行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)。
4)進(jìn)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40mm、長度為600mm的實心合金棒材。
5)采用800噸單動擠壓機(jī)擠壓，合金錠加熱溫度為100-150度，擠壓溫度為200 度，擠壓速度V=10mm/s ;擠壓后合金棒的直徑為31mm、長度為990mm，然后用高精度鎢鋼薄皮模將合金棒剝皮一次至30mm。
6)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進(jìn)行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時間為1-1. 5小時。
7)用制頭機(jī)將退火完成后的合金棒一端制成長度為50mm、直徑為25mm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10mm、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。
8)包裝并入庫。
(5)實施例 5
一種用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅合金新材料，錫、錳、鋅、銅的質(zhì)量百分比為錫 36% M 6% ;鋅36% ;余量為銅。
實施例5的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅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)保錫鋅錳銅合金新材料，錫、錳、鋅、銅的質(zhì)量百分比為錫 34% M 7% ;鋅35% ;余量為銅。
實施例6的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅合金新材料通過與實施例4相同的方法得到。
本發(fā)明提供的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅合金新材料以及傳統(tǒng)焊接材料的性能如表I所示。
表I用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅合金新材料與傳統(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)保錫鋅錳銅合金新材料，由銅、錫、錳、鋅組成，其中，銅的質(zhì)量百分比為19-41%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅合金新材料，其特征在于，錫、錳、 鋅、銅的質(zhì)量百分比為錫29-32% ;錳1-3% ;鋅29-31% ;余量為銅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅合金新材料，其特征在于，錫、錳、 鋅、銅的質(zhì)量百分比為錫33-36% ;錳6-9% ;鋅33-36% ;余量為銅。
4.一種生產(chǎn)權(quán)利要求2所述的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅合金新材料的方法，包括下列步驟1)按照配比將錫、鋅、錳、銅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150-1200度，完全熔化后保溫至1100度；2)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分?jǐn)嚢韬螅采w高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為25-30cm;3)保溫1-1.5小時后，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(jìn)行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；4)進(jìn)一步保溫30-35分鐘后，重新升溫至1200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25mm、長度為600mm的實心合金棒材；5)采用800噸單動擠壓機(jī)擠壓，合金錠加熱溫度為100-150度，擠壓溫度為200度，擠壓速度V=15mm/s，擠壓后合金棒的直徑為12mm、長度為2500mm，然后用高精度鎢鋼薄皮模將合金棒剝皮一次至11_ ;6)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進(jìn)行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時間為 1-1. 5小時；7)用制頭機(jī)將退火完成后的合金棒一端制成長度為100mm、直徑為8mm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；8)包裝并入庫。
5.一種生產(chǎn)權(quán)利要求3所述的用于焊接的環(huán)保錫鋅錳銅合金新材料的方法，包括下列步驟1)按照配比將錫、鋅、錳、銅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1300-1350度，完全熔化后保溫至1200度；2)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分?jǐn)嚢韬?，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為15-20cm;3)保溫2-2.5小時后，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(jìn)行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；4)進(jìn)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40mm、長度為600mm的實心合金棒材；5)采用800噸單動擠壓機(jī)擠壓，合金錠加熱溫度為100-150度，擠壓溫度為200度，擠壓速度V=10mm/s，擠壓后合金棒的直徑為31mm、長度為990mm，然后用高精度鎢鋼薄皮模將合金棒剝皮一次至30mm ；6)用箱式退火爐對擠壓后的合金棒進(jìn)行退火處理，退火溫度為80-100度，退火時間為1-1. 5小時 ；7)用制頭機(jī)將退火完成后的合金棒一端制成長度為50mm、直徑為25mm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10mm、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；8)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)保錫鋅錳銅合金新材料及其制備方法，該銅合金新材料由銅、錫、錳、鋅組成，銅的質(zhì)量百分比為19-41%。優(yōu)選的，該銅合金新材料的質(zhì)量百分比組成為錫29-32%；錳1-3%；鋅29-31%；余量為銅。優(yōu)選的，該銅合金新材料的質(zhì)量百分比組成為錫33-36%；錳6-9%；鋅33-36%；余量為銅。該銅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，滿足了ROHS要求；添加錳元素，阻止了鋅的氧化，不僅大大降低了材料的成本還提高了焊接載體的穩(wěn)定性。
文檔編號B23K35/30GK103042318SQ201310016419
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