CN103480988A - 一种高锡银基焊条及其制备方法 - Google Patents

一种高锡银基焊条及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高锡银基焊条，是由原料银：24～61%，铜：20～41%，锌：12～35%，锡：6～12%配制而成。制备时，首先将原料铜与锡按比例雾化成合金粉末；再将铜熔化，温度达到一定时加入银，充分熔合后用复合盐覆盖；然后将金属溶液降温，加入锌继续熔合；待锌充分熔合后，将金属溶液静止、浇注成铸锭；将铸锭粗车后入电阻炉匀化退火，挤压成3.5mm的板带；在线退火后多道次小变比轧制为0.2mm厚的薄带；然后与雾化的合金粉末通过药芯焊丝机组合成、拉拔、切断，得到直径1.0~2.5mm的成品焊条。本发明的优点在于制备方法操作简便、稳定性好且成本较低，解决了高锡银基钎料难以加工成焊条的问题。

Description

一种高锡银基焊条及其制备方法
技术领域
本发明涉及高锡银钎料，尤其是涉及一种适用于钎焊电器电子等不承受冲击和弯曲工件用的高锡银基焊条，本发明还涉及该焊条的制备方法。 
背景技术
含镉（Cd）的银钎料是所有银钎料中工艺性最好，强度、加工性能均比较理想的钎料，由于镉为有毒元素，极易挥发，镉蒸气属于有毒气体，其氧化物也有毒，所以含镉钎料的使用不仅危害焊接操作者的健康，也影响周边的环境，其生产和使用对环境的污染已经成为一个全球性的问题。欧盟颁布的WEEE和RoHS两个指令，规定含镉的材料不允许在家电产品中使用，并且已于2006年7月1日起实施。根据中国信息产业部等七部委2006年第39号部令要求，在家电等行业全面禁止使用含镉等6种有害物质。中国政府的相关法令已于2007年3月1日起实施。因此，必须研究开发不含镉的替代钎料产品。目前用In（铟）和Sn（锡）取代钎料中所用的Cd元素，但In的价格比较昂贵，如果在取代Cd的同时又能取代部分银的话，在有利于钎料性能和经济性的条件下，可以选用In作为替代元素，但在大多数实际生产中，只能以Sn取代Cd。从现有国标GB/T 10046-2008钎料标准表1（见下表）看，由于钎料中含Ag量的不同，加Sn量可在1.5%～5.5%范围内变动。 
钎料牌号 Ag Cu Zn Cd Sn Si 固相线/℃ 液相线/℃
Ag25CuZnSn 24～26 39～41 31～35 0.01 1.5～2.5 0.05 680 760
Ag30CuZnSn 29～31 35～37 30～34 0.01 1.5～2.5 0.05 665 755
Ag34CuZnSn 33～35 35～37 25.5～29.5 0.01 2.0～3.0 0.05 630 730
Ag38CuZnSn 37～39 35～37 26～30 0.01 1.5～2.5 0.05 650 720
Ag40CuZnSn 39～41 29～31 26～30 0.01 1.5～2.5 0.05 650 710
Ag45CuZnSn 44～46 26～28 23.5～27.5 0.01 2.0～3.0 0.05 640 680
Ag55CuZnSn 54～56 20～22 20～24 0.01 1.5～2.5 0.05 630 660
Ag56CuZnSn 55～57 21～23 15～19 0.01 4.5～5.5 0.05 620 655
Ag60CuZnSn 59～61 22～24 12～16 0.01 2.0～4.0 0.05 620 685
在钎料的使用过程中，为了进一步降低钎料的熔化温度，提高钎料的润湿性能，使其达到含Cd钎料的水平，需进一步提高锡含量，但高锡银焊条的脆性将会引起钎料加工性能恶化，使高锡银钎料无法做成焊条，满足不了钎焊电器电子等工件的焊接需求。因此，开发一种锡含量在6%～12%并且可加工成焊条的高锡银基钎焊条的制备方法，是钎料生产工艺过程中亟待解决的技术问题。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种钎焊性能更好的高锡银基焊条，本发明的另一目的是提供该高锡银基焊条的制备方法。 
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案： 
本发明所述的高锡银基焊条，是由原料Ag、Cu、Zn、Sn按照下述重量百分配比制备而成：银（Ag）：24～61%，铜（Cu）：20～41%，锌（Zn）：12～35%，锡（Sn）：6～12%。
    所述高锡银基焊条的制备方法包括下述步骤： 
第一步，将原料铜与锡按重量比20:80雾化成合金粉末备用；
第二步，将铜在中频炉中熔化，温度达到1150~1200℃时加入银 ，充分熔合后用复合盐覆盖；然后将金属溶液温度降至850~1000℃，加入锌继续熔合；
第三步；待锌充分熔合后，将金属溶液静止30~60分钟后浇注成铸锭；将铸锭粗车去外皮后入电阻炉450~600℃均匀化退火4~8小时，然后将其挤压成3.5mm的板带；
第四步，将上述板带在线退火后多道次小变比轧制为0.2mm厚的薄带；
第五步，将第四步轧制的0.2mm薄带与第一步雾化的合金粉末通过药芯焊丝机组合成、拉拔、切断，得到直径1.0~2.5mm的成品焊条。
复合盐由脱水硼砂与硼酐按7:3重量比配制而成。 
本发明的优点在于制备方法操作简便、稳定性好且成本较低，解决了高锡银基钎料难以加工成焊条的问题，成品焊条中锡含量得以进一步提高，焊接加工时焊条可达到含镉（Cd）钎料的水平，满足了焊接生产工艺要求。 
附图说明
图1是本发明制备方法中所用的药芯焊丝机组的结构示意图。 
具体实施方式
下面通过具体实施例详细阐述本发明所述的高锡银基焊条的制备。 
实施例1：制备Ag29Cu35Zn30Sn6焊条
第一步，将熔点较低的锡（Sn）与铜（Cu）按重量比Cu20、Sn80之比例雾化成合金粉末备用；
第二步，按银（Ag）：31.5%、铜（Cu）：35.9%、锌（Zn）：32.6%之百分配比熔炼合金铸锭：
1、将铜在中频炉内熔化，温度达到1150~1200℃时加入银，充分熔合后用脱水硼砂与硼酐按7:3重量比配制的复合盐覆盖；将金属液温度降低到950~1000℃，加入锌；
2、待锌充分熔合后，将金属溶液静止30~60分钟后浇注成外径90mm的铸锭；
第三步，将铸锭粗车扒去外皮后在450~600℃箱式电阻炉中进行均匀化退火4~8小时，用卧式挤压机等温挤压成3.5mm厚的钎料板带；
第四步，将3.5mm厚的钎料板带经在线退火多道次小变比轧制为0.2mm厚的钎料薄带；
第五步，将0.2mm厚的钎料薄带与第一步雾化的合金粉末通过药芯焊丝机组合成、拉拔、切断，制备成直径1.0~2.5mm的焊条：
所用的药芯焊丝机组如图1所示：包括薄带放线机1、第一平辊机组2.1、第一立辊机组3.1、第二平辊机组2.2、第二立辊机组3.2、送粉器4、第三立辊机组3.3、第三平辊机组2.3、拉丝机组5和校直切断机组6。轧制成0.2mm的银钎料薄带自薄带放线机1出来后，依次经过第一平辊机组2.1、第一立辊机组3.1、第二平辊机组2.2、第二立辊机组3.2被轧制成U型，通过送粉器4向U型银钎料薄带槽内加入第一步制备的铜锡合金粉末（送粉器4上设有流速控制器，用于控制加入铜锡合金粉末的量），再经过第三立辊机组3.3、第三平辊机组2.3将其合成为O型（铜锡合金粉末被包覆在银钎料薄带内）；然后经过拉丝机组5进行多道次拉拔到直径1.0~2.5mm（拉丝机组5内设有加热装置，能进行在线退火，最后道次拉拔的退火温度为400~430℃，前期道次的退火温度为350~400℃）；最后进入校直切断机组6，切成所需尺寸的焊条成品。
实施例2：制备Ag44Cu26Zn23Sn7焊条
第一步，同实施例1；
第二步，按按银（Ag）：48.2%、铜（Cu）：26.6%、锌（Zn）：25.2%之百分配比熔炼合金铸锭：
1、将铜在中频炉内熔化，温度达到1150~1200℃时加入银，充分熔合后用脱水硼砂与硼酐按7:3重量比配制的复合盐覆盖；将金属液温度降低到950~1000℃，加入锌；
2、待锌充分熔合后，将金属溶液静止30~60分钟后浇注成外径90mm的铸锭；
第三步至第五步与实施例1同。
实施例3：制备Ag55Cu21Zn16Sn8焊条：
第一步，同实施例1；
第二步，按银（Ag）：61.1%、铜（Cu）：21.2%、锌（Zn）：17.8%之百分配比熔炼合金铸锭：
1、将铜在中频炉内熔化，温度达到1150~1200℃时加入银，充分熔合后用脱水硼砂与硼酐按7:3重量比配制的复合盐覆盖；将金属液温度降低到950~1000℃，加入锌；
2、待锌充分熔合后，将金属溶液静止30~60分钟后浇注成外径90mm的铸锭；
第三步至第五步与实施例1同。
实施例4：制备Ag55Cu20Zn16Sn9焊条：
第一步，同实施例1；
第二步，按按银（Ag）：62.0%、铜（Cu）：20.0%、锌（Zn）：18.0%之百分配比熔炼合金铸锭：
1、将铜在中频炉内熔化，温度达到1150~1200℃时加入银，充分熔合后用脱水硼砂与硼酐按7:3重量比配制的复合盐覆盖；将金属液温度降低到950~1000℃，加入锌；
2、待锌充分熔合后，将金属溶液静止30~60分钟后浇注成外径90mm的铸锭；
第三步至第五步与实施例1同。
实施例5：制备Ag54Cu20Zn16Sn10焊条：
第一步，同实施例1；
第二步，按按银（Ag）：61.8%、铜（Cu）：20.0%、锌（Zn）：18.2%之百分配比熔炼合金铸锭：
1、将铜在中频炉内熔化，温度达到1150~1200℃时加入银，充分熔合后用脱水硼砂与硼酐按7:3重量比配制的复合盐覆盖；将金属液温度降低到950~1000℃，加入锌；
2、待锌充分熔合后，将金属溶液静止30~60分钟后浇注成外径90mm的铸锭；
第三步至第五步与实施例1同。
以上所述实施例，仅为用来解释本发明之较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明下所作的任何修饰或变更，都仍应属于本发明意图保护的范围。 

Claims (3)

1.一种高锡银基焊条，其特征在于是由原料银、铜、锌、锡按照下述重量百分配比制备而成：银 24～61%，铜 20～41%，锌 12～35%，锡 6～12%。
2.根据权利要求1所述的高锡银基焊条的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
第一步，将原料铜与锡按重量比20:80雾化成合金粉末备用；
第二步，将铜在中频炉中熔化，温度达到1150~1200℃时加入银，充分熔合后用复合盐覆盖；然后将金属溶液温度降至850~1000℃，加入锌继续熔合；
第三步；待锌充分熔合后，将金属溶液静止30~60分钟后浇注成铸锭；将铸锭粗车去外皮后入电阻炉450~600℃均匀化退火4~8小时，然后将其挤压成3.5mm的板带；
第四步，将上述板带在线退火后多道次小变比轧制为0.2mm厚的薄带；
第五步，将第四步轧制的0.2mm薄带与第一步雾化的合金粉末通过药芯焊丝机组合成、拉拔、切断，得到直径1.0~2.5mm的成品焊条。
3.根据权利要求2所述的高锡银基焊条的制备方法，其特征在于：所述复合盐由脱水硼砂与硼酐按7:3重量比配制而成。
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