CN101780613B

CN101780613B - 稀土银钎料

Info

Publication number: CN101780613B
Application number: CN2010101325074A
Authority: CN
Inventors: 刘静; 舒俊胜; 王萍; 郭志刚
Original assignee: HANGZHOU HUAGUANG WELDING MATERIALS CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU HUAGUANG WELDING MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2030-03-25
Also published as: CN101780613A

Abstract

本发明涉及一种特种合金稀土银钎料，适用于铜与铜合金、硬质合金、碳钢、不锈钢及镍基合金等金属工件的钎焊，属于中温钎焊材料。目前还没有一种性能优异，价格不高的银钎料，从而阻碍了钎焊领域的发展。本发明由Ag、Cu、Sn、Ni、Mn、Li、Si、混合稀土和Zn组成，各组分的重量百分比分别为：25-35％的Ag，32-38％的Cu，1-2.5％的Sn，0.5-2.0％的Ni，0.01-1％的Mn，0.1-1.0％的Li，0.01-0.5％的Si，0.001-0.1％的混合稀土，余量为Zn，混合稀土由镧和铈组成。本发明的性价比高，钎料熔化温度较低，润湿性和流动性好，钎焊接头机械强度高，钎焊工艺性能好。

Description

稀土银钎料

技术领域

本发明涉及一种稀土银钎料，适用于铜与铜合金、硬质合金、碳钢、不锈钢及镍基合金等金属材料工件的钎焊，可广泛应用于制冷、机械、机电、电器、仪器仪表压缩机等行业的钎焊中，属于一种中温钎焊材料。

背景技术

在目前常用的银钎料中，银所占的重量百分比通常在40％以上，如公开日为2006年05月03日，公开号为CN1765564的中国专利中，公开了一种含镓和铈的无镉银钎料，该银钎料中所含的银的重量百分比达50％左右；又如公开日为2003年03月26日，公开号为CN1404957的中国专利中，公开了一种无镉银钎料，该银钎料中所含的银的重量百分比也超过40％。随着有色金属原材料价格的不断上涨，特别是贵金属白银价格的上涨，用于铜与铜合金、硬质合金、碳钢、不锈钢及镍基合金材料的钎焊材料面临巨大的成本压力，在激烈的市场竞争下，大大削弱了使用BAg40CuZnCd、BAg45CuZn等银钎料企业的竞争力。

目前也有一些银含量相对较低的银钎料，如公开日为2008年02月27日，公开号为CN101130220的中国专利中，公开了一种无镉银钎料，该银钎料中的银含量在29-41％之间，但是该银钎料的表面容易被氧化，不能对进行钎焊后的金属表面起到保护作用，且钎料的润湿性较差。再如公开日为2005年05月18日，公开号为CN1616182的中国专利中，公开了一种中温Ag基钎料及其制备方法，该Ag基钎料中的银含量在29.5-30.5％之间，但是该Ag基钎料钎焊硬质合金、镍基合金接头的机械性能不理想。又如公开日为2009年09月09日，公开号为CN101524793的中国专利中，公开了一种含锂和铌的无镉银钎料及其生产方法，该银钎料中含有高熔点的铌元素，导致银钎料的熔化温度较高，提高了钎焊温度，使得钎焊工艺较为复杂，容易引起母材的过热或者过烧，难以对硬质合金进行低温钎焊。

综上所述，目前还没有一种性能优异，价格不高的银钎料，从而阻碍了钎焊领域的发展。研究开发出一种既符合欧盟RoHS指令要求，在钎焊材料中不含有害化学元素Cd，又具有良好的钎焊工艺性能，熔化温度较低，性价比较高的新型银钎料来替代BAg40CuZnCd、BAg45CuZn等银钎料已迫不及待。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种性价比高，不含镉元素，钎料熔化温度较低，润湿性和流动性好，钎焊接头机械强度高，钎焊工艺性能好的稀土银钎料。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该稀土银钎料由Ag、Cu、Sn、Ni、Mn、Li、Si、混合稀土和Zn组成，所述各组分的重量百分比分别为：25-35％的Ag，32-38％的Cu，1-2.5％的Sn，0.5-2.0％的Ni，0.01-1％的Mn，0.1-1.0％的Li，0.01-0.5％的Si，0.001-0.1％的混合稀土，余量为Zn，所述混合稀土由镧和铈组成。

本发明所述各组分的重量百分比分别为：25-35％的Ag，32-38％的Cu，1-2％的Sn，0.5-1.5％的Ni，0.1-0.8％的Mn，0.3-1.0％的Li，0.01-0.5％的Si，0.001-0.1％的混合稀土，余量为Zn。

本发明所述各组分的重量百分比分别为：30％的Ag，35％的Cu，2.0％的Sn，1.0％的Ni，0.3％的Mn，0.5％的Li，0.03％的Si，0.01％的混合稀土，余量为Zn。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、含有的贵金属白银较少，比BAg40CuZnCd、BAg45CuZn等银钎料减少白银含量10％左右，大大降低了生产成本，节约了贵金属白银的用量；2、钎焊硬质合金、镍基合金时具有优良的机械性能，是其它银钎料无法比拟的，经客户使用后反馈钎焊工艺性能优良，质量稳定，工艺性能指标高于BAg45CuZn银钎料；3、该钎料的熔化温度为660～710℃，固、液相线温度低于BAg45CuZn银钎料，并且熔化温度区间较小，钎焊时可降低钎焊温度，防止母材的过热或过烧，特别适用于硬质合金的低温钎焊；4、该钎料的塑性好，可加工成各种规格、尺寸的焊条、焊丝、焊环、薄带、焊片等；5、钎料的抗拉强度可达510～545MPa；钎焊铜接头其抗拉强度为250～295MPa，抗剪强度为165～205MPa；钎焊硬质合金、刀具等工件其接头抗拉强度可达390～450MPa，抗剪强度为310～355MPa；6、可广泛应用于制冷、机械、机电、电器、压缩机等行业的电阻钎焊、火焰钎焊以及高频感应钎焊。

本发明中添加化学元素Sn用于降低钎料的熔化温度，提高钎料合金的润湿性和流动性，但Sn的含量不能过高，超过2.5％容易形成Ag₃Sn、Cu₄₁Sn₁₁脆性化合物，使钎料塑性和钎焊接头强度下降。本发明中添加化学元素Ni增加了钎料的强度、韧性以及钎焊接头的抗腐蚀能力，特别是能够提高硬质合金钎焊接头的强度，但Ni的含量不能过高，一旦Ni的含量较高时，会使钎料合金的熔化温度升高、降低钎料的润湿性和流动性。化学元素Mn在Ag、Cu中的固熔度较大，本发明中添加Mn能够提高钎料的高温强度，同时可降低钎料合金的固液相线温度、改善润湿性能，钎焊时具有二次脱氧的功能。

本发明中添加化学元素Li起到自钎剂的作用，且Li又不会与银形成脆性化合物相，由于Li是很活泼的化学元素，是一种表面活性剂，钎焊时Li的氧化物Li₂O能与许多金属氧化物形成低熔点的复合化合物，从而大大降低钎焊温度，而且氧化锂对水的亲和力极大，它同周围环境中的水作用，形成熔点为450℃的LiOH，这层熔化的LiOH几乎能溶解所有的氧化物，它呈薄膜状覆盖在金属表面上，起到保护作用，进而提高钎料的润湿性。本发明中添加化学元素Si能够有效抑制熔炼和钎焊时化学元素Zn的挥发，并且可细化钎料合金的晶粒，使其组织细化，提高钎料的可塑性，克制脆性相的生成，改善钎料的加工性能。本发明中添加少量混合稀土La和Ce主要是降低银钎料中有害杂质元素Pb、Bi对钎料的不良影响，La和Ce能与Pb、Bi形成LaPb、CePb、LaBi、CeBi化合物，抑制Pb单质相和Bi单质相的形成，消除低熔点单质相的先熔析出现象，从而祛除了杂质Pb、Bi对银钎料铺展、润湿性能的有害作用，另外，混合稀土La和Ce的添加可细化钎料合金的组织，改善钎料的力学性能，提高钎焊接头的强度和韧性，本发明混合稀土中的La和Ce可以是按任意比例进行混合的，从而可以大大降低本发明的生产成本，提高资源的利用率。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

各实施例中的具体参数参见表1-表4，表1为本发明实施例1-实施例6相关数据表，表2为本发明实施例7-实施例12相关数据表，表3为本发明实施例13-实施例18相关数据表，表4为本发明实施例19-实施例24相关数据表，各表具体如下。

表1实施例1-实施例6相关数据表

表2实施例7-实施例12相关数据表

表3实施例13-实施例18相关数据表

表4实施例19-实施例24相关数据表

本发明中的银钎料按熔炼、浇注、挤压、拉拔、成型、清洗工艺制备而成，该制备工艺与现有技术相同或者相近似，此处不再详述。该钎料的熔化温度为660-710℃，塑性好，可加工成各种规格、尺寸的焊条、焊丝、焊环、薄带、焊片等钎料；在铜与铜合金、硬质合金、碳钢、不锈钢及镍基合金上润湿性好、流动性好。钎料抗拉强度可达510-545MPa；钎焊铜接头其抗拉强度为250-295MPa，抗剪强度为165-205MPa；钎焊硬质合金、刀具等工件其接头抗拉强度可达390-450MPa，抗剪强度为310-355MPa，具有较高的耐温和机械性能；可广泛应用于制冷、机械、机电、电器、压缩机等行业的电阻钎焊、火焰钎焊以及高频感应钎焊。

本发明的配方设计合理，生产成本低，性价比高，焊接铜与铜合金、硬质合金、碳钢、不锈钢及镍基合金等金属材料时，钎料熔化温度较低，润湿性、流动性好，钎焊接头表面光洁，机械强度高，钎焊工艺性能优良，质量稳定，一致性好，能取代使用范围广、用量大的BAg40CuZnCd、BAg45CuZn等银钎料。

本发明中的银钎料通常含Ag在25-35％之间，含Cu在32-38％之间，含Sn在1-2.5％之间，含Ni在0.5-2.0％之间，含Mn在0.01-1％之间，含Li在0.1-1.0％之间，含Si在0.01％-0.5％之间，含混合稀土在0.001-0.1％之间，余量为Zn；本发明的银钎料优选25-35％的Ag，32-38％的Cu，1-2％的Sn，0.5-1.5％的Ni，0.1-0.8％的Mn，0.3-1.0％的Li，0.01-0.5％的Si，0.001-0.1％的混合稀土，余量为Zn；最佳组分为30％的Ag，35％的Cu，2.0％的Sn，1.0％的Ni，0.3％的Mn，0.5％的Li，0.03％的Si，0.01％的混合稀土，余量为Zn。

需要说明的是，本发明中所用的百分含量均为重量百分比，这对本领域的技术人员来说为公知常识。本发明中的混合稀土由镧和铈组成，镧和铈可以是任意比例进行混合而组成的混合稀土，因为单质的稀土La和单质的稀土Ce单独对本发明的钎料所起到的作用是一样的，所以La和Ce可以采用任意比例混合，两者混合后的效果和单质的稀土La或者单质的稀土Ce的效果都是一样，由于La和Ce的混合稀土的价格要比单质的稀土La和单质的稀土Ce便宜很多，所以从性价比上优先选用La和Ce的混合稀土，从而可以大大降低生产成本，提高资源的利用率。混合稀土La和Ce的添加可细化钎料合金的组织，改善钎料的力学性能，提高钎焊接头的强度和韧性。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种稀土银钎料，它由Ag、Cu、Sn、Ni、Mn、Li、Si、混合稀土和Zn组成，所述各组分的重量百分比分别为：25-35％的Ag，32-38％的Cu，1-2.5％的Sn，0.5-2.0％的Ni，0.01-1％的Mn，0.1-1.0％的Li，0.01-0.5％的Si，0.001-0.1％的混合稀土，余量为Zn，所述混合稀土由镧和铈组成。

2.根据权利要求1所述的稀土银钎料，其特征在于：所述各组分的重量百分比分别为：25-35％的Ag，32-38％的Cu，1-2％的Sn，0.5-1.5％的Ni，0.1-0.8％的Mn，0.3-1.0％的Li，0.01-0.5％的Si，0.001-0.1％的混合稀土，余量为Zn。

3.根据权利要求1或2所述的稀土银钎料，其特征在于：所述各组分的重量百分比分别为：30％的Ag，35％的Cu，2.0％的Sn，1.0％的Ni，0.3％的Mn，0.5％的Li，0.03％的Si，0.01％的混合稀土，余量为Zn。