專利名稱：一種無鎘銀釬料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含錫、硅和混合稀土元素的無鎘銀釬料，屬于中溫釬焊材料，適用于銅 與銅合金、硬質(zhì)合金、不銹鋼管件等工件的釬焊，屬于金屬材料類及冶金領(lǐng)域的釬焊材料。
技術(shù)背景-目前所用的含銀釬料BAg50CuZnCd、 BAg45CuZnCd和BAg45CuZn等廣泛應(yīng)用于制 冷、機(jī)械、機(jī)電、電器、儀器儀表、閥門管件等行業(yè)的釬焊。但這些銀釬料中都含有一定量 的有害元素鎘(Cd)，不符合歐盟RoHS指令的要求，并且這些釬料中都含有較高的貴金屬白 銀，由于貴金屬白銀資源有限，價(jià)格越來越昂貴。因此研發(fā)出一種既符合RoHS指令要求的 釬焊材料，又滿足釬焊性能與BAg50CuZnCd、 BAg45CuZnCd和BAg45CuZn等銀釬料相當(dāng) 并且含貴金屬白銀較低的新型釬料具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，而提供一種能在 釬焊過程中和釬焊后在釬焊部位完全沒有有毒元素鎘的、釬焊性能優(yōu)良，并且與傳統(tǒng)的BAg45CuZnCd和BAg50CuZnCd銀釬料綜合性能相等的，含銀量又低于45% (37%左右)的 釬焊材料。本發(fā)明主要解決下述兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題1)研發(fā)出無鎘的、綜合性能與BAg45CuZnCd 和BAg50CuZnCd銀釬料相當(dāng)，可替代BAg45CuZnCd和BAg50CuZnCd的銀釬料，通過對(duì)"含 錫(Sn)、硅(Si )和混合稀土元素的無鎘銀釬料"化學(xué)成分的優(yōu)化，得到了對(duì)母材潤濕性、 鋪展性優(yōu)良、焊縫力學(xué)性能(ob、 r)好的釬料；2)在無鎘銀釬料中加入適量的錫(Sn)， 主要用來降低主成分合金(Ag-Cu-Zn)的熔點(diǎn)，同時(shí)改善釬料在銅、銅合金、硬質(zhì)合金及不 銹鋼上的潤濕性、鋪展性，同時(shí)加入硅(Si)與混合稀土 (主要成分為鑭(La)和鈰(Ce))， 主要用來細(xì)化無鎘銀釬料的晶粒和組織，同時(shí)除去無鎘銀釬料中的氣體和雜質(zhì)，提高銀釬料 的塑性和綜合力學(xué)性能，混合稀土成本低，且可在市場(chǎng)上買到并實(shí)現(xiàn)上述目的。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種含錫、硅和混合稀土元素的無鎘銀 釬料，其化學(xué)成分(各成分重量占無鎘銀釬料總重量的百分比)為銅(Cu): 28%~32%， 鋅(Zn): 30% 34%，錫(Sn): 0.5%~5%，硅(Si): 0.01%~1%，銀(Ag): 29%~41%，混 合稀土 0.001%~0.1%，混合稀土的主要元素為鑭和鈰，其余為雜質(zhì)，雜質(zhì)小于無鎘銀釬料 總重量的0.01%。無鎘銀釬料的熔化溫度為600。C 745。C (參考值)，配合FB102釬劑使用， 可用于銅與銅合金、硬質(zhì)合金、不銹鋼管件等工件的釬焊，釬焊接頭的機(jī)械強(qiáng)度ob=200~400MPa， f=180~350MPa。本發(fā)明可根據(jù)生產(chǎn)需要將硅和混合稀土預(yù)先熔煉成中間合金，然后加入銀-銅-鋅合金進(jìn) 行熔煉，再通過澆注、冷卻、擠壓、拉拔、成型得到釬焊材料。本發(fā)明具有以下技術(shù)特點(diǎn)l)新發(fā)明的"無鎘銀釬料"與傳統(tǒng)的釬焊材料BAg45CuZnCd 和BAg50CuZnCd相比減少了貴金屬白銀的用量8%左右，節(jié)約了有限的貴金屬白銀資源， 同時(shí)極大地降低了生產(chǎn)成本；2)去除了有害元素Cd，并且與銅合金、不銹鋼器件釬焊后 接頭機(jī)械強(qiáng)度高，焊縫致密、表面光潔，完全能取代BAg45CuZnCd和BAg50CuZnCd銀釬 料。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)本發(fā)明"無鎘銀釬料"的重量配方比實(shí)施例和制造方法實(shí)施例，來具體敘述本 發(fā)明。本發(fā)明不受具體實(shí)施例的限制，應(yīng)用時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況略作調(diào)整。 實(shí)施例1:按合金(無鎘銀釬料，下同)的重量配方比，其成分組成為:銅28.5%，鋅30.5%， 錫0.6%，硅0.01%，混合稀土 (稀土元素鑭和鈰為主的混合物，下同)0.1%，其余為銀。上述成分配比得到的"無鎘銀釬料"固相線溫度在625。C左右(參考值)、液相線溫度在 73(TC左右(參考值)，配合FB102釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的接頭強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù) 紫銅一銅合金(o b=230±20MPa, r =195± 15MPa)、紫銅或銅合金一不銹鋼(o b=340±20MPa, r=250±15MPa)、不銹鋼一硬質(zhì)合金(o b=380±20MPa, r =280± 15MPa)。實(shí)施例2:按合金的重量配方比，其成分組成為銅30%，鋅32%，錫2%，硅0.5%,混合 稀土 0.05%，其余為銀。上述成分配比得到的"無鎘銀釬料"固相線溫度在61(TC左右(參考值)、液相線溫度在 71(TC左右(參考值)，配合FB102釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的接頭強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù) 紫銅一銅合金(o b=235±20MPa, r =200± 15MPa)、紫銅或銅合金一不銹鋼(o b=330±20MPa, f=250±15MPa)、不銹鋼一硬質(zhì)合金(ob=360±20MPa， r =270± 15MPa)。實(shí)施例3:按合金的重量配方比，其成分組成為銅32%，鋅33.5%，錫1%，硅0.9%，混 合稀土 0.1%，其余為銀。上述成分配比得到的"無鎘銀釬料"固相線溫度在63(TC左右(參考值)、液相線溫度在 73(TC左右(參考值)，配合FB102釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的接頭強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù) 紫銅一銅合金(o b=230±20MPa,=200±15MPa)、紫銅或銅合金一不銹鋼(o b=320±20MPa， r=260±15MPa)、不銹鋼一硬質(zhì)合金(o b=370±20MPa, r =270士 15MPa)。實(shí)施例4:按合金的重量配方比，其成分組成為銅31%，鋅33%，錫0.8%，硅0.5%，混 合稀土 0.03%，其余為銀。上述成分配比得到的"無鎘銀釬料"固相線溫度在640'C左右(參考值)、液相線溫度在 735'C左右(參考值)，配合FB102釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的接頭強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù) 紫銅一銅合金(o b=240±20MPa, r =210± 15MPa)、紫銅或銅合金一不銹鋼(o b=350±20MPa, r =260 ± 15MPa)、不銹鋼一硬質(zhì)合金(o b=370 ± 20MPa， r =270 ± 15MPa )。實(shí)施例5:按合金的重量配方比，其成分組成為銅29.5%，鋅33%，錫1.2%，硅0.3%， 混合稀土 0.05%，其余為銀。上述成分配比得到的"無鎘銀釬料"固相線溫度在605'C左右(參考值)、液相線溫度在 705'C左右(參考值)，配合FB102釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的接頭強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù) 紫銅一銅合金(o ^245土20MPa， 7" =210±15MPa)、紫銅或銅合金一不銹鋼(o b=340±20MPa, r=255±15MPa)、不銹鋼一硬質(zhì)合金(o b=390±20MPa， r =275± 15MPa)。實(shí)施例6:按合金的重量配方比，其成分組成為銅32%，鋅33%,錫4.9%,硅0.8%，混 合稀土 0.01%，其余為銀。上述成分配比得到的"無鎘銀釬料"固相線溫度在600'C左右(參考值)、液相線溫度在 73(TC左右(參考值)，配合FB102釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的接頭強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù) 紫銅一銅合金(o b=230±20MPa, r =200± 15MPa)、紫銅或銅合金一不銹鋼(o b=340±20MPa, 7" =230 ± 15MPa)、不銹鋼一硬質(zhì)合金(。b=380 ± 20MPa, r =260 ± 15MPa )。實(shí)施例7:按合金的重量配方比，其成分組成為銅31%,鋅33%，錫0.8%,硅0.3%,混 合稀土 0.005%，其余為銀。上述成分配比得到的"無鎘銀釬料"固相線溫度在645。C左右(參考值)、液相線溫度在 74(TC左右(參考值)，配合FB102釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的接頭強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù) 紫銅一銅合金(o b=230±20MPa， r =200± 15MPa)、紫銅或銅合金一不銹鋼(o b=330±20MPa， r=245±15MPa)、不銹鋼一硬質(zhì)合金(o b=375±20MPa， r =270± 15MPa)。實(shí)施例8:按合金的重量配方比，其成分組成為銅31%，鋅33%，錫0.5%，硅0.1%，混
合稀土 0.002%,其余為銀。上述成分配比得到的"無鎘銀釬料"固相線溫度在650'C左右(參考值)、液相線溫度在 745'C左右(參考值)，配合FB102釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的接頭強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù) 紫銅一銅合金(。b=235±20MPa, r =200± 15MPa)、紫銅或銅合金一不銹鋼(o b=350±20MPa, T=245±15MPa)、不銹鋼一硬質(zhì)合金(o b=390±20MPa, r =275± 15MPa)。本發(fā)明實(shí)施例中的雜質(zhì)通常控制在小于無鎘銀釬料總重量的0.01%。本發(fā)明實(shí)施例的制作方法為-硅和混合稀土分別置于中頻感應(yīng)爐，預(yù)熔煉成中間合金，再將銀-銅-鋅合金加入中頻感 應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，然后通過澆注、冷卻、擠壓、拉拔、成型工序得到所需的無鎘銀釬料。
權(quán)利要求
1、一種含錫、硅和混合稀土元素的無鎘銀釬料，其特征在于按重量百分比的化學(xué)成分分別為銅占無鎘銀釬料總重量的28％～32％，鋅占無鎘銀釬料總重量的30％～34％，錫占無鎘銀釬料總重量的0.5％～5％，硅占無鎘銀釬料總重量的0.01％～1％，銀占無鎘銀釬料總重量的29％～41％，混合稀土占無鎘銀釬料總重量的0.001％～0.1％，混合稀土的主要元素為鑭和鈰，其余為雜質(zhì)，雜質(zhì)小于無鎘銀釬料總重量的0.01％。
2、 一種如權(quán)利要求1所述的無鎘銀釬料的制造方法，其特征在于包括以下步驟硅和混 合稀土預(yù)熔煉成中間合金，然后加入銀-銅-鋅合金進(jìn)行熔煉，再通過澆注、冷卻、擠壓、拉 拔、成型得到無鎘銀釬料。
全文摘要
一種含錫、硅和混合稀土元素的無鎘銀釬料，屬于中溫釬焊材料，該無鎘銀釬料的化學(xué)成分為銅28％～32％，鋅30％～34％，錫0.5％～5％，硅0.01％～1％，銀29％～41％，稀土元素鑭和鈰0.001％～0.1％，其余為雜質(zhì)，雜質(zhì)小于0.01％。該釬料的熔化溫度為600℃～745℃，采用中頻感應(yīng)爐熔煉、澆注，然后通過擠壓、拉拔、成型，即得到所需的釬料。該釬料完全去除了有害元素鎘，符合歐盟RoHS指令的要求，消除了對(duì)環(huán)境的污染。并且可完全取代BAg50CuZnCd、BAg45CuZnCd和BAg45CuZn等銀釬料，與FB102釬劑配合使用，可應(yīng)用于銅與銅合金、硬質(zhì)合金、不銹鋼管件等工件的釬焊，適用于制冷、機(jī)械、機(jī)電、電器、儀器儀表、閥門管件等行業(yè)的釬焊。該釬料具有潤濕性和流動(dòng)性好、釬焊接頭機(jī)械強(qiáng)度高、釬焊工藝性能好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22C1/03GK101130220SQ20071007144
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者余丁坤, 靜 劉, 王曉蓉, 舒俊勝, 金李梅 申請(qǐng)人:金李梅