專利名稱：一種用于焊接的高穩(wěn)定性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高穩(wěn)定性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 HazardousSubstances, 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高穩(wěn)定性銅合金新材料及其制備方法。該用于焊接的高穩(wěn)定性銅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。一種用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，由銅、錫、錳、鋅組成，其中，銅的質(zhì)量百分比為36-62. 5%ο優(yōu)選的，本發(fā)明提供的用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫 18-20% M O. 5-1% ;鋅 19-22% ;余量為銅。本發(fā)明進一步提供了一種生產(chǎn)上述優(yōu)選的用于焊接的高穩(wěn)定性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1100-1150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。3)保溫30-40分鐘后，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35mm、長度為600mm的實心合金棒材。5)采用1200噸單動擠壓機擠壓，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16mm、長度為1150mm，然后用高精度鎢鋼薄皮模將合金棒剝皮一次至15mm。

6)用制頭機將合金棒的一端制成長度為100mm、直徑為IOmm的拉拔段；用成品模將合金棒多次拉伸為直徑為6mm,公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒,然后將焊絲還棒切割成長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格。7)包裝并入庫。優(yōu)選的，本發(fā)明提供的用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫 21-25% M 3-6% ;鋅 23-27% ;余量為銅。本發(fā)明進一步提供了一種生產(chǎn)上述優(yōu)選的用于焊接的高穩(wěn)定性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。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)用制頭機將合金棒的一端制成長度為100mm、直徑為8mm的拉拔段；用成品模將合金棒多次拉伸為直徑為IOmm,公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒，然后將焊絲還棒切割成長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格。7)包裝并入庫。優(yōu)選的，本發(fā)明提供的用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫26-28% ;錳3-6% ;鋅28-30% ;余量為銅。本發(fā)明進一步提供了一種生產(chǎn)上述優(yōu)選的用于焊接的高穩(wěn)定性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1250-1300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攪拌后，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為20-25cm。3)保溫1. 5-2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30mm、長度為700mm的實心合金棒材。5)采用800噸單動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為100-150度，擠壓溫度為200度，擠壓速度V=20mm/s ;擠壓后合金棒的直徑為15mm、長度為2500mm。6)用制頭機將合金棒的一端制成長度為100mm、直徑為IOmm的拉拔段；用成品模將合金棒多次拉伸為直徑為12mm,公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒,然后將焊絲還棒切割成長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格。7)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)明的用于焊接的高穩(wěn)定性銅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)明的用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料的制備方法的流程圖。
具體實施例方式為了使本發(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(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1一種用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫18% M 1% ;鋅19% ;余量為銅。實施例1的用于焊接的高穩(wěn)定性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1100-1150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。 3)保溫30-40分鐘后，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35mm、長度為600mm的實心合金棒材。5)采用1200噸單動擠壓機擠壓，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16mm、長度為1150mm，然后用高精度鎢鋼薄皮模將合金棒剝皮一次至15mm。6)用制頭機將合金棒的一端制成長度為100mm、直徑為IOmm的拉拔段；用成品模將合金棒多次拉伸為直徑為6mm,公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒,然后將焊絲還棒切割成長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格。7)包裝并入庫。(2)實施例 2一種用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫20% ;錳0. 5% ；鋅22%;余量為銅。實施例2的用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料通過與實施例1相同的方法得到。(3)實施例 3一種用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫19% ;錳O. 75% ；鋅20%;余量為銅。
實施例3的用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料通過與實施例1相同的方法得到。(4)實施例 4一種用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫21% M 6% ;鋅23% ;余量為銅。實施例4的用于焊接的高穩(wěn)定性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11·00度。2)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。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)用制頭機將合金棒的一端制成長度為100mm、直徑為8_的拉拔段；用成品模將合金棒多次拉伸為直徑為IOmm,公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒，然后將焊絲還棒切割成長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格。7)包裝并入庫。(5)實施例 5一種用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫25% ;錳3% ;鋅27% ;余量為銅。實施例5的用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料通過與實施例4相同的方法得到。(6)實施例 6一種用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫23% M 5% ;鋅25% ;余量為銅。實施例6的用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料通過與實施例4相同的方法得到。(7)實施例 7一種用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫26% M 6% ;鋅28% ;余量為銅。實施例7的用于焊接的高穩(wěn)定性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1250-1300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攪拌后，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為20-25cm。3)保溫1. 5-2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30mm、長度為700mm的實心合金棒材。5)采用800噸單動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為100-150度，擠壓溫度為200度，擠壓速度V=20mm/s ;擠壓后合金棒的直徑為15mm、長度為2500mm。6)用制頭機將合金棒的一端制成長度為100mm、直徑為IOmm的拉拔段；用成品模將合金棒多次拉伸為直徑為12mm,公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒,然后將焊絲還棒切割成長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格。7)包裝并入庫。(8)實施例 8一種用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫28% ;錳3% ;鋅30%;余量為銅。實施例8的用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料通過與實施例7相同的方法得到。(9)實施例 9:一種用于焊接的高穩(wěn) 定性銅合金新材料，其質(zhì)量百分比組成為錫27% M 5% ;鋅29% ;余量為銅。實施例9的用于焊接的高穩(wěn)定性銅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高穩(wěn)定性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用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料與傳統(tǒng)焊接材料的性能對比
權(quán)利要求
1.一種用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，由銅、錫、錳、鋅組成，其中，銅的質(zhì)量百分比為 36-62. 5%ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，其特征在于，錫、錳、鋅、 銅的質(zhì)量百分比為錫18-20% M O. 5-1% ;鋅19-22% ;余量為銅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，其特征在于，錫、錳、鋅、 銅的質(zhì)量百分比為錫21-25% ;錳3-6% ;鋅23-27% ;余量為銅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于焊接的高穩(wěn)定性銅合金新材料，其特征在于，錫、錳、鋅、 銅的質(zhì)量百分比為錫26-28% ;錳3-6% ;鋅28-30% ;余量為銅。
5.一種生產(chǎn)權(quán)利要求2所述的用于焊接的高穩(wěn)定性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1100-1150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 ；3)保溫30-40分鐘后，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35mm、長度為600mm的實心合金棒材；5)采用1200噸單動擠壓機擠壓，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16mm、長度為1150mm，然后用高精度鎢鋼薄皮模將合金棒剝皮一次至15_ ；6)用制頭機將合金棒的一端制成長度為100mm、直徑為IOmm的拉拔段，用成品模將合金棒多次拉伸為直徑為6mm,公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒,然后將焊絲還棒切割成長度為 500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格；7)包裝并入庫。
6.一種生產(chǎn)權(quán)利要求3所述的用于焊接的高穩(wěn)定性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 ；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)用制頭機將合金棒的一端制成長度為100mm、直徑為8_的拉拔段，用成品模將合金棒多次拉伸為直徑為IOmm,公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒,然后將焊絲還棒切割成長度為 500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格；7)包裝并入庫。
7.—種生產(chǎn)權(quán)利要求4所述的用于焊接的高穩(wěn)定性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1250-1300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攪拌后，覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為20-25cm ；3)保溫1.5-2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30mm、長度為700mm的實心合金棒材；5)采用800噸單動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為100-150度，擠壓溫度為200度，擠壓速度V=20mm/s,擠壓后合金棒的直徑為15mm、長度為2500mm;6)用制頭機將合金棒的一端制成長度為100mm、直徑為IOmm的拉拔段，用成品模將合金棒多次拉伸為直徑為12mm,公差為+/-0. 05mm的焊絲還棒,然后將焊絲還棒切割成長度為500mm、公差為+l/_0mm的規(guī)格；7)包裝并入庫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于焊接的高穩(wěn)定性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36-62.5%。優(yōu)選的，該銅合金新材料的質(zhì)量百分比組成為錫18-20%；錳0.5-1%；鋅19-22%；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21-25%；錳3-6%；鋅23-27%；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26-28%；錳3-6%；鋅28-30%；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，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C22C1/02GK103045900SQ20131001604
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