CN101786208B

CN101786208B - 一种活性铜磷钎料

Info

Publication number: CN101786208B
Application number: CN2010101325182A
Authority: CN
Inventors: 刘静; 余丁坤; 陈约南; 郑志晓
Original assignee: Hangzhou Huaguang Advanced Welding Materials Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Huaguang Advanced Welding Materials Co Ltd
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2030-03-25
Also published as: CN101786208A

Abstract

本发明涉及一种新型活性铜磷钎料，属于中温钎焊材料。目前还没有一种配方设计合理，价格低，性价比高的铜磷钎料。本发明包括重量百分比为1-3.5％的Ag，6.0-7.5％的P，0.5-2.5％的Sn，0.1-1.5％的Ni，0.1-2.0％的Sb，0.01-0.5％的Zr，余量为Cu。本发明的配方设计合理，价格低，性价比高，熔化温度低，润湿性、流动性和塑性好，可加工成最小直径为0.5mm的焊丝、最小内径为3.0mm的焊环以及最小厚度为0.1mm的薄带，可广泛应用于制冷、机械、机电、电器、阀门管件等行业的电阻钎焊、火焰钎焊以及高频感应钎焊。

Description

一种活性铜磷钎料

技术领域

本发明涉及一种钎料，尤其是涉及一种活性铜磷钎料，适用于铜与铜合金、铜与碳钢、铜与镀镍和镀锌邦迪管的钎焊，可广泛应用于制冷、机械、机电、电器、阀门管件等行业的电阻钎焊、火焰钎焊以及高频感应钎焊，属于中温钎焊材料。

背景技术

近年来，随着生活水平的日益提高，以空调、冰箱、家电等为代表的电器需求量逐渐上升，用于阀门管件和压缩机管路的钎焊材料需求量也越来越大。含银量为15％的BCu80PAg、含银量为20％的BCu75PAg等铜磷钎料被广泛应用于四通阀、截止阀以及压缩机管路中铜与铜合金的焊接，其钎焊接头的机械性能高，钎焊工艺性能好，因此BCu80PAg、BCu75PAg等铜磷钎料的用量也越来越大。BAg30CuZnSn银钎料广泛应用于空调、制冷等行业中铜与铜合金、铜与邦迪管的焊接，各项性能指标能达到较高的水平。但市场用量较大，性能较好的铜磷钎料和银钎料需消耗较多的贵金属白银，随着贵金属白银价格的越来越高，导致制冷、机械、机电、电器、仪器仪表、阀门管件等行业钎焊的生产厂家的生产成本大大提高，不仅提高了产品的制造成本，而且导致白银的消耗量急剧增大，资源难以得到合理的利用。

目前也有一些银含量较少的铜磷钎料，如含银5％的BCu89PAg铜磷钎料、含银2％的BCu91PAg铜磷钎料等，这些铜磷钎料虽然价格较低，但熔化温度较高，钎焊工艺性能及钎焊接头的机械强度均达不到使用要求，在铜与铜合金、铜与邦迪管的焊接中钎焊性能不及BCu80PAg、BCu75PAg铜磷钎料和BAg30CuZnSn银钎料，因此无法满足客户的要求。

当然，现在也有一些性能相对较好的钎料，如公开日为2007年07月25日，公开号为CN101003109的中国专利中，公开了一种活性中温铜基钎料及其制备方法，该钎料中虽然Ag的含量较少，但是它的塑性较差，难以加工成最小直径为0.5mm的焊丝，给使用带来一定的不便，而且该钎料为铜基钎料，难以替代铜磷钎料。再如公开日为2006年05月24日，公开号为CN1775978的中国专利中，公开了一种多元合金铜基钎料，虽然该钎料中的Ag含量也较少，但它也是一种铜基钎料，且该钎料的润湿性较差，润湿角在9°左右。

综上所述，目前还没有一种配方设计合理，价格低，性价比高，熔化温度低，润湿性、流动性和塑性好的铜磷钎料。现有高银铜磷钎料的熔化温度偏高、固相线与液相线温度区间太大、银含量偏高、生产和使用成本高，塑性较差，难以加工成最小直径为0.5mm的焊丝、最小内径为3.0mm的焊环以及最小厚度为0.1mm的薄带，不能在铜与碳钢、铜与镀镍和镀锌邦迪管的钎焊中使用，适用面较窄，从而阻碍了钎焊领域的发展。

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，而提供一种配方设计合理，价格低，性价比高，熔化温度低，润湿性、流动性和塑性好的活性铜磷钎料。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该活性铜磷钎料包括重量百分比为1-3.5％的Ag，6.0-7.5％的P，0.5-2.5％的Sn，0.1-1.5％的Ni，0.1-2.0％的Sb，0.01-0.5％的Zr，余量为Cu。

本发明还包括重量百分比为0.1-1.5％的In。

本发明还包括重量百分比为0.001-0.1％的Si。

本发明由Ag、P、Sn、Ni、Sb、Zr和Cu组成，所述Ag的重量百分比为1.0-2.0％，P的重量百分比为6.5-7.2％，Sn的重量百分比为1-0-1.5％，Ni的重量百分比为0.3-1.0％，Sb的重量百分比为1.0-2.0％，Zr的重量百分比为0.05-0.5％，余量为Cu。

本发明由Ag、P、Sn、Ni、Sb、Zr和Cu组成，所述Ag的重量百分比为2.0％，P的重量百分比为7.2％，Sn的重量百分比为1.0％，Ni的重量百分比为0.5％，Sb的重量百分比为1.0％，Zr的重量百分比为0.1％，余量为Cu。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、贵金属白银的含量少，比BCu80PAg、BCu75PAg铜磷钎料减少白银含量10％以上，比BAg30CuZnSn银钎料减少白银含量25％以上，大大降低了生产成本，节约了贵金属白银的用量，使得白银的有限资源能够得到更加合理的利用；2、与铜合金、邦迪管工件钎焊后接头的机械强度高，致密性好，泄漏率低、表面光洁，经客户使用后反馈钎焊工艺性能优良，质量稳定，可充分填满焊缝间隙。工艺性能指标要求与BCu80PAg、BCu75PAg铜磷钎料和BAg30CuZnSn银钎料相同，部分指标还高于BCu80PAg、BCu75PAg铜磷钎料和BAg30CuZnSn银钎料，可完全取代BCu80PAg、BCu75PAg铜磷钎料和BAg30CuZnSn银钎料，能够广泛用于制冷、机械、机电、电器、仪器仪表、阀门管件等行业的钎焊；3、本发明的熔化温度为635℃～715℃，明显低于银钎料和常用的铜磷钎料，钎焊时可降低钎焊温度，防止母材的过热或过烧，并且钎料的塑性好，可加工成最小直径为0.5mm的焊丝、最小内径为3.0mm的焊环以及最小厚度为0.1mm的薄带；4、采用本发明在铜与铜合金、碳钢上的润湿性好、流动性好，润湿角在1°-3°之间，钎料的抗拉强度可达505-545Mpa；5、采用本发明来钎焊铜接头的抗拉强度为245-295MPa，抗剪强度为150-195Mpa；6、本发明可广泛应用于制冷、机械、机电、电器、阀门管件等行业的电阻钎焊、火焰钎焊以及高频感应钎焊。

本发明中添加化学元素Sn能够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，一旦Sn的含量超过2.5％就容易形成Ag₃Sn、Cu₄₁Sn₁₁脆性化合物，导致钎料塑性和钎焊接头的强度下降。本发明中添加化学元素Ni能够增加钎料的强度、韧性以及钎焊接头的抗腐蚀能力，提高了钎料的钎焊工艺性能，但Ni的含量不能过高，一旦Ni的含量超过1.5％，会使钎料合金的熔化温度升高、硬度增加，导致不利于钎料的进一步加工成型。本发明中的化学元素Sb能与Cu、P形成固熔体，本发明中添加Sb后，能够抑制Cu₃P脆性化合物相的过多生成，能够提升铜磷合金钎料的塑性和加工性能。本发明中添加化学元素Zr能够改变和细化钎料合金的组织，并起到孕育剂的作用，提高Sn在铜中的溶解度，从而提高钎料合金和钎焊接头的性能。

本发明中还可加入In，In的含量按重量百分比计为0.1-1.5％，化学元素In的添加，可明显降低铜磷合金钎料的固、液相线温度和熔化温度区间，并提高钎料的流动性。本发明中还可加入Si，Si的含量按重量百分比计为0.001％-0.1％，少量化学元素Si的添加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。

本发明的配方设计合理，性价比高，在焊接铜与铜合金、铜与碳钢、铜与镀镍和镀锌邦迪管时，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BCu80PAg、BCu75PAg铜磷钎料和BAg30CuZnSn银钎料，从而可以大大降低制冷、机械、机电、电器、仪器仪表、阀门管件等行业钎焊的生产厂家的生产成本。

本发明可根据生产的实际需要，把化学元素P、Ni、Zr和Si预先熔炼制成Cu-P、Cu-Ni、Cu-Zr、Cu-Si中间合金，然后加入Ag、Cu、Sn、In和Sb进行熔炼，再通过浇注、挤压、拉拔、成型、清洗得到钎焊材料。

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。

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

表5实施例25-实施例30相关数据表

表6实施例31-实施例36相关数据表

表7实施例37-实施例42相关数据表

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，表5为本发明实施例25-实施例30相关数据表，表6为本发明实施例31-实施例36相关数据表，表7为本发明实施例37-实施例42相关数据表。在本发明的活性铜磷钎料中，Ag的重量百分比可以在1-3.5％之间，P的重量百分比可以在6.0-7.5％之间，Sn的重量百分比可以在0.5-2.5％之间，Ni的重量百分比可以在0.1-1.5％之间，Sb的重量百分比可以在0.1-2.0％之间，Zr的重量百分比可以在0.01-0.5％之间，余量为Cu。在本发明的活性铜磷钎料也可以加入重量百分比为0.1-1.5％的In，还可以加入重量百分比为0.001-0.1％的Si。

本发明中的活性铜磷钎料优选由重量百分比为1.0-2.0％的Ag，重量百分比为6.5-7.2％的P，重量百分比为1.0-1.5％的Sn，重量百分比为0.3-1.0％的Ni，重量百分比为1.0-2.0％的Sb，重量百分比为0.05-0.5％的Zr，余量的Cu组成。本发明中的活性铜磷钎料较为优选的由重量百分比为2.0％的Ag，重量百分比为7.2％的P，重量百分比为1.0％的Sn，重量百分比为0.5％的Ni，重量百分比为1.0％的Sb，重量百分比为0.1％的Zr，余量的Cu组成。

本发明按常规的加工工艺制备而成，可以根据生产的实际需要，把化学元素P、Ni、 Zr和Si预先熔炼制成Cu-P、Cu-Ni、Cu-Zr、Cu-Si中间合金，然后加入Ag、Cu、Sn、In和Sb进行熔炼，再通过浇注、挤压、拉拔、成型、清洗得到钎焊材料，由于本发明的制备工艺与现有技术相同或者相近似，故此处不再进行详述。

本发明的钎料熔化温度为635-715℃，塑性好，可加工成最小直径为0.5mm的焊丝、最小内径为3.0mm的焊环以及最小厚度为0.1mm的薄带。在铜与铜合金、碳钢上的润湿性好、流动性好，润湿角在1°-3°之间，钎料的抗拉强度可达505-545Mpa。采用本发明来钎焊铜接头的抗拉强度为245-295MPa，抗剪强度为150-195MPa。本发明可广泛应用于制冷、机械、机电、电器、阀门管件等行业的电阻钎焊、火焰钎焊以及高频感应钎焊。

表8为本发明与其他钎料的性能对比表，由表8可知，本发明的工艺性能指标要求与BCu80PAg、BCu75PAg铜磷钎料和BAg30CuZnSn银钎料相同，部分指标还高于BCu80PAg、BCu75PAg铜磷钎料和BAg30CuZnSn银钎料，使得本发明的活性铜磷钎料可完全取代BCu80PAg、BCu75PAg铜磷钎料和BAg30CuZnSn银钎料用于制冷、机械、机电、电器、仪器仪表、阀门管件等行业的钎焊，从而大大降低了贵金属白银的含量，降低了生产成本。经浙江三花制冷集团有限公司与常州兰柯四通阀有限公司使用反馈，本发明的钎料钎焊工艺性能好，价格较低，是一种性价比较高的新型钎料，具有良好的经济和社会效益。

表8本发明与其他钎料的性能对比表

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。本发明专利名称中“活性”的含义是指在本发明的钎料中加入了活性化学元素Sb和Zr，从而改善了本发明铜磷钎料的属性，提高了钎料的润湿性，特别是能用于铜与碳钢、铜与镀镍和镀锌邦迪管的钎焊，这是其它铜磷钎料无法实现的。

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

1.一种活性铜磷钎料，包括重量百分比为1-3.5％的Ag，6.0-7.5％的P，0.5-2.5％的Sn，0.1-1.5％的Ni，0.1-2.0％的Sb，0.01-0.5％的Zr，余量为Cu。

2.根据权利要求1所述的活性铜磷钎料，其特征在于：该活性铜磷钎料由Ag、P、Sn、Ni、Sb、Zr和Cu组成，所述Ag的重量百分比为1.0-2.0％，P的重量百分比为6.5-7.2％，Sn的重量百分比为1.0-1.5％，Ni的重量百分比为0.3-1.0％，Sb的重量百分比为1.0-2.0％，Zr的重量百分比为0.05-0.5％，余量为Cu。

3.根据权利要求1或2所述的活性铜磷钎料，其特征在于：该活性铜磷钎料由Ag、P、Sn、Ni、Sb、Zr和Cu组成，所述Ag的重量百分比为2.0％，P的重量百分比为7.2％，Sn的重量百分比为1.0％，Ni的重量百分比为0.5％，Sb的重量百分比为1.0％，Zr的重量百分比为0.1％，余量为Cu。

4.一种活性铜磷钎料，其特征在于：包括重量百分比为1-3.5％的Ag，6.0-7.5％的P，0.5-2.5％的Sn，0.1-1.5％的Ni，0.1-2.0％的Sb，0.01-0.5％的Zr，0.1-1.5％的In，余量为Cu。

5.一种活性铜磷钎料，其特征在于：包括重量百分比为1-3.5％的Ag，6.0-7.5％的P，0.5-2.5％的Sn，0.1-1.5％的Ni，0.1-2.0％的Sb，0.01-0.5％的Zr，0.001-0.1％的Si，余量为Cu。