CN103506771A - 焊料组合物及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了焊料组合物及其制备方法和用途。其中，该焊料组合物包含：第一金属，该第一金属为选自铜、镍和锰的至少一种；以及第二金属，该第二金属为选自锌、银、铜、镍、锰和铬的至少一种，其中，第一金属和第二金属不同，并且焊料组合物中不含有选自硅和磷的至少之一。本发明的焊料组合物能够有效地用于由不同金属制成的物件之间的连接，尤其适用于压缩机的吸、排气管的铜-钢钎焊。并且与现有的银基焊料相比，本发明的焊料组合物生产成本极低；与国标铜锌焊料相比，本发明的焊料组合物钎焊渗透性好、焊接强度高，焊缝填充性及可靠性好，耐腐蚀性及与应用范围母材的适应性强，焊接不良率及气密泄漏率低。

Description

焊料组合物及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及焊料组合物及其制备方法和用途，具体地，本发明涉及焊料组合物、制备焊料组合物的方法、焊接方法、制备连接体的方法以及焊料组合物在制备压缩机中的用途。

背景技术

压缩机为压力容器，运行过程承受交变应力，使用压力为1.5←→4.3MPa，循环次数＞10万回，疲劳后破坏应力＞10.5MPa，且使用寿命要求为10年，因此，对于压缩机吸、排气管与筒体的焊接的焊料及焊接工艺要求很高。压缩机吸、排气管与筒体的焊接，为紫铜与低碳钢的异种材料钎焊，目前，该两处连接的钎焊，行业内普遍采用含银34%～45%的银基钎料。但银价逐年攀升，从每公斤不足2000元上涨至约8000元，几年间价格翻了两番；单台压缩机两处焊缝的焊料成本也从1元左右上涨到4元。而压缩机的销售价格却是逐年下降，这给各大压缩机厂带来了巨大的成本压力。然而，目前仍没有含银量低于34%甚至无银的焊料产品得以量化使用。

因此，目前的焊料尤其是用于制备压缩机的焊料仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

首先，发明人发现，低银至无银焊料无法满足压缩机吸排气管的焊接的工艺性和焊缝的可靠性。具体地，在焊接工艺上，低银至无银焊料无法解决钎焊渗透性及焊缝泄漏率，在焊缝可靠性上无法解决焊缝及铜管长期服役时可能出现的疲劳破坏及焊缝失效。

此外，目前的国标铜锌焊料及低银焊料中，一般均添加有关键元素Si，以便防止锌蒸发及细化晶粒；并且在上述焊料中添加一定量的P元素（一般为数十个PPM），以便改善焊料润湿性及焊缝的外观质量。但是，发明人发现，利用上述添加有Si、P元素的焊料对母材为铜-钢的材料进行钎焊时，Si、P两种元素在焊料与钢的结合界面会形成金属间化合物，产生界面脆性相。当将上述焊料用于无交变应力及压力要求不高的焊缝时，其焊接强度是可以满足要求的，此时防止锌蒸发、细化晶粒、改善焊料润湿性及焊缝外观成为这类焊缝更为显著的诉求，因此添加了Si及P元素的焊料是适用的。但是，对于承受交变应力的压缩机吸、排气管焊缝，界面的脆性相会在疲劳后发生失效，产生焊缝泄漏，这对要求高可靠性的压缩机来说是无法接受的，从而，此时Si、P两种元素就成为压缩机吸、排气管铜-钢钎焊中的有害元素。

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效地应用于压缩机制备的焊料组合物。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种焊料组合物。根据本发明的实施例，该焊料组合物包含：第一金属，该第一金属为选自铜、镍和锰的至少一种；以及第二金属，该第二金属为选自锌、银、铜、镍、锰和铬的至少一种，其中，第一金属和第二金属不同，并且焊料组合物中不含有选自硅和磷的至少之一。发明人发现，本发明的焊料组合物能够有效地用于由不同金属制成的物件之间的连接，尤其适用于压缩机的吸、排气管的铜-钢钎焊。并且，根据本发明的实施例，与现有的银基焊料相比，本发明的焊料组合物生产成本极低；与国标铜锌焊料相比，本发明的焊料组合物钎焊渗透性好，焊接过程中不会产生界面缺陷，焊接强度高，焊缝填充性及可靠性好，耐腐蚀性及与应用范围母材的适应性强，焊接不良率及气密泄漏率低。

根据本发明的又一方面，本发明还提出了一种制备焊料组合物的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：提供第一金属和第二金属，该第一金属为选自铜、镍和锰的至少一种，该第二金属为选自锌、银、铜、镍、锰和铬的至少一种；以及将第一金属和第二金属进行均匀混合，前提是第一金属和第二金属不同，并且在制备过程中不引入选自硅和磷的至少之一。根据本发明的实施例，利用该方法能够有效地制备本发明的焊料组合物，并且获得的焊料组合物能够有效地用于由不同金属制成的物件之间的连接，尤其适用于压缩机的吸、排气管铜-钢钎焊，并且该焊料组合物成本低、钎焊渗透性好，所得焊缝焊接强度高、可靠性好、泄漏率低。

根据本发明的再一方面，本发明还提供了一种焊接方法。根据本发明的实施例，该方法采用前面所述的本发明的焊料组合物。根据本发明的实施例，本发明的焊接方法能够有效地用于由不同金属制成的物件之间的连接，尤其适用于压缩机的吸、排气管铜-钢钎焊，并且钎焊渗透性好，所得焊缝焊接强度高、可靠性好、泄漏率低，钎焊成本低。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种制备连接体的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：提供具有第一表面的第一物件和具有第二表面的第二物件；在该第一表面和第二表面之间，施加本发明的焊料组合物；以及通过焊接，将第一物件和第二物件连接为一体，以便形成该连接体，其中，该第一物件和第二物件由不同的金属制成。根据本发明的实施例，利用该方法能够有效地将由不同金属制成的物件制备成连接体，且该方法尤其适用于压缩机内各连接体的制备。此外，发明人还发现，利用本发明的制备连接体的方法制备获得的连接体，其成本较低，连接强度高，密封性好，外形美观，实现方法简单。

根据本发明的又一方面，本发明还提供了前述焊料组合物在制备压缩机中的用途。

需要说明的是，本发明的焊料组合物及其制备方法和用途，是本申请的发明人经过艰苦的创造性劳动和优化的工作才完成的。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明一个实施例的压缩机上壳体排气管焊接结构图；

图2显示了根据本发明一个实施例，金相显微镜下观察到的利用对照2所得焊缝的焊料-钢界面的形貌图；

图3显示了根据本发明一个实施例，利用对照2所得焊缝在扫描电镜下钢-焊料界面的形貌图；

图4显示了根据本发明一个实施例，利用对照2所得焊缝在扫描电镜下钢-焊料界面沟槽处的面扫描元素分布图；

图5显示了根据本发明一个实施例，利用对照2所得焊缝的焊料-钢界面在扫描电镜下钢-焊料界面沟槽处的面扫描成分分析表；

图6显示了根据本发明一个实施例，利用对照2所得焊缝的焊料-钢界面在扫描电镜下钢-焊料界面沟槽处的面扫描元素分布图；

图7显示了根据本发明一个实施例，利用对照2所得焊缝的焊料-钢界面在扫描电镜下钢-焊料界面沟槽处的点成分能谱分析表；

图8显示了根据本发明一个实施例，利用对照2所得焊缝的焊料-钢界面在扫描电镜下钢-焊料界面沟槽处的点成分能谱分析图；

图9显示了根据本发明一个实施例，利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝在金相显微镜下钢-焊料界面形貌图；

图10显示了根据本发明一个实施例，利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝在扫描电镜下钢-焊料界面显微组织形貌图；

图11显示了根据本发明一个实施例，利用实施例1制备获得的焊料组合物在长时间钎焊后所得的焊缝在扫描电镜下钢-焊料界面形貌图；

图12显示了根据本发明一个实施例，利用实施例1制备获得的焊料组合物在长时间钎焊后所得焊缝的钢-焊料界面的能谱线扫描结果图；

图13显示了根据本发明一个实施例，利用对照3所得焊缝在金相显微镜下钢-焊料界面的形貌图（左边为焊缝，右边为钢基体）；

图14显示了根据本发明一个实施例，利用对照3所得焊缝在扫描电镜下钢-焊料界面的形貌图；

图15显示了根据本发明一个实施例，利用对照3所得焊缝在电子探针下的钢-焊料界面形貌图；

图16显示了根据本发明一个实施例，利用对照3所得焊缝在电子探针下界面成分分析位置图；

图17显示了根据本发明一个实施例，利用对照3所得焊缝在电子探针下界面成分分析表；

图18显示了根据本发明一个实施例，利用实施例2和3制备获得的焊料组合物所得焊缝在金相显微镜下的形貌图；

图19显示了根据本发明一个实施例，利用实施例2和3制备获得的焊料组合物所得焊缝在扫描电镜下的形貌图；

图20显示了根据本发明一个实施例，利用对照4和5所得焊缝在金相显微镜下的形貌图；

图21显示了根据本发明一个实施例，利用对照4和5所得焊缝在扫描电镜下的形貌图；

图22显示了根据本发明一个实施例，利用实施例1制备获得的焊料组合物以及对照1所得的焊缝填充情况对比表；

图23显示了根据本发明一个实施例，利用实施例1制备获得的焊料组合物，以及对照1和2所得的焊缝在钎焊工程中的渗透不良及焊缝泄漏率对比表；

图24显示了根据本发明一个实施例，实施例1制备获得的焊料组合物及对照1的可焊接温度范围对比表；

图25显示了根据本发明一个实施例的焊缝焊接强度检测方法的示意图；

图26显示了根据本发明一个实施例，利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝及对照1所得焊缝的焊接强度对照表；

图27显示了根据本发明一个实施例，经盐雾试验后，利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝及对照1所得焊缝的腐蚀程度对照图；

图28显示了根据本发明一个实施例，经盐雾试验后，利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝与对照1所得焊缝的焊接强度对照表；

图29显示了根据本发明一个实施例，用于压缩机排气管焊接时，利用实施例1制备获得的焊料组合物与利用对照1进行焊接的成本比较表；

图30显示了根据本发明一个实施例的压缩机主壳体吸气管焊接结构图；

图31显示了根据本发明一个实施例的空调冷凝器输入管组件焊接结构图；

图32显示了根据本发明一个实施例的空调蒸发器输出管组件焊接结构图；以及

图33显示了Fe-Si二元合金相图，用以对焊缝介面金属共化物进行定性分析。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

焊料组合物及其制备方法

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种焊料组合物。根据本发明的实施例，该焊料组合物包含：第一金属以及第二金属。该第一金属为选自铜、镍和锰的至少一种，该第二金属为选自锌、银、铜、镍、锰和铬的至少一种，其中，第一金属和第二金属不同，并且焊料组合物中不含有选自硅和磷的至少之一。发明人发现，本发明的焊料组合物能够有效地用于由不同金属制成的物件之间的连接，尤其适用于压缩机的吸、排气管铜-钢钎焊，并且，与国标铜锌焊料及现有的银基焊料相比，本发明的焊料组合物生产成本低、钎焊渗透性好、焊接强度高、焊缝填充性及可靠性好、耐腐蚀性及与应用范围母材的适应性强、焊接不良率及气密泄漏率低、焊接过程中不会产生界面缺陷。

根据本发明的一个实施例，在本发明的焊料组合物中，第一金属为铜，第二金属为锌。

根据本发明的一个实施例，本发明的焊料组合物包含：55~63重量份的铜；30~42重量份的锌；0~5重量份的锡。由此，该焊料组合物具有适合于铜-钢异种材料钎焊的熔点，且焊缝填充性好，焊接强度高。

根据本发明的一个实施例，本发明的焊料组合物不含有硅和磷。由此，能够避免利用该焊料组合物进行焊接时在焊料与钢的结合界面形成金属间化合物，从而能够防止焊缝泄漏及提高焊缝可靠性。

根据本发明的一个实施例，本发明的焊料组合物进一步包含：0~5重量份的微量元素，其中，该微量元素为选自铟、银、镓、镍和钴的至少之一。由此，可进一步降低焊料组合物的熔点、提高与钎焊母材的润湿性及提高焊缝强度及耐腐蚀性。

根据本发明的一个实施例，本发明的焊料组合物包含：59重量份的铜；39重量份的锌；以及1.5~2重量份的锡。由此，该优选焊料具有更合适的钎焊熔点、焊接强度及焊缝长期可靠性。

根据本发明的又一方面，本发明还提出了一种制备焊料组合物的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

首先，提供第一金属和第二金属，该第一金属为选自铜、镍和锰的至少一种，该第二金属为选自锌、银、铜、镍、锰和铬的至少一种。

然后，将该第一金属和第二金属进行均匀混合，前提是第一金属和第二金属不同，并且在制备过程中不引入选自硅和磷的至少之一。

根据本发明的实施例，利用该方法能够有效地制备本发明的焊料组合物，并且获得的焊料组合物能够有效地用于由不同金属制成的物件之间的连接，尤其适用于压缩机的吸、排气管铜-钢钎焊，并且该焊料组合物成本低、钎焊渗透性好，所得焊缝焊接强度高、可靠性好、泄漏率低。

根据本发明的一个实施例，在本发明的制备焊料组合物的方法中，第一金属为铜，第二金属为锌。

根据本发明的一个实施例，本发明的制备焊料组合物的方法包含将下列均匀混合：55~63重量份的铜；30~42重量份的锌；0~5重量份的锡。由此，制备获得的焊料组合物具有适合于铜-钢异种材料钎焊的熔点，且焊缝填充性好，焊接强度高。

根据本发明的一个实施例，在本发明的制备焊料组合物的方法中，制备过程中不引入硅和磷。由此，利用制备获得的焊料组合物进行焊接时，能够有效避免在焊料与钢的结合界面会形成金属间化合物，从而能够防止焊缝泄露，提高焊缝可靠性。

根据本发明的一个实施例，本发明的制备焊料组合物的方法，进一步包括添加0~5重量份的微量元素，其中，该微量元素为选自铟、银、镓、镍和钴的至少之一。由此，可进一步降低制备获得的焊料组合物的熔点、提高与钎焊母材的润湿性及提高焊缝强度及耐腐蚀性。

根据本发明的一个实施例，本发明的制备焊料组合物的方法包含将下列均匀混合：59重量份的铜；39重量份的锌；以及1.5~2重量份的锡。由此，制备获得的焊料具有更合适的钎焊熔点、焊接强度及焊缝长期可靠性。

焊料组合物的用途

根据本发明的再一方面，本发明还提供了一种焊接方法。根据本发明的实施例，该方法采用前面所述的本发明的焊料组合物。根据本发明的实施例，本发明的焊接方法能够有效地用于由不同金属制成的物件之间的连接，尤其适用于压缩机的吸、排气管铜-钢钎焊，并且钎焊渗透性好，所得焊缝焊接强度高、可靠性好、泄漏率低，钎焊成本低。

根据本发明的实施例，适用本发明的焊接方法的焊接的种类不受特别限制。根据本发明的一些具体示例，焊接为钎焊。根据本发明的实施例，本发明的焊接方法所适用的焊接的种类不受特别限制。根据本发明的另一些实施例，适用本发明的焊接方法的钎焊的种类也不受特别限制。根据本发明的具体示例，钎焊可以为选自火焰钎焊、感应钎焊和电阻钎焊的至少一种。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种制备连接体的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：提供具有第一表面的第一物件和具有第二表面的第二物件；在该第一表面和第二表面之间，施加本发明的焊料组合物；以及通过焊接，将第一物件和第二物件连接为一体，以便形成该连接体，其中，该第一物件和第二物件由不同的金属制成。根据本发明的实施例，利用该方法能够有效地将由不同金属制成的物件制备成连接体，且该方法尤其适用于压缩机内各连接体的制备。此外，发明人还发现，利用本发明的制备连接体的方法制备获得的连接体，其成本较低，连接强度高，密封性好，外形美观，实现方法简单。

根据本发明的一些实施例，在本发明的制备连接体的方法中，第一物件由铜制成，第二物件由钢制成。连接体，其成本较低，连接强度高，密封性好，外形美观，实现方法简单。

根据本发明的另一些实施例，在本发明的制备连接体的方法中，第一物件为压缩机的吸气管或排气管，第二物件为压缩机的壳体。由此，能够在保证较低成本的情况下仍能有效地将压缩机的吸气管或排气管与压缩机的壳体连接为一体，进而制备获得符合要求的压缩机。

进一步，根据本发明的一些具体示例，参照图1，按照本发明的制备连接体的方法，可以将压缩机上壳体1与排气管2进行焊接（其中上壳体1为低碳钢板，排气管2为铜管），具体如下：通过选自直接冲孔、翻边和倒角的至少之一，将上壳体1进行预处理，接着，通过夹具将与上壳体孔相适应的选自直管、扩管和缩管的至少之一结构形式的排气管2与上壳体1预装在一起，并使上壳体孔与排气管间有一定间隙，然后以火焰钎焊或感应钎焊方式加热上壳体1及排气管2形成焊缝的部分及附近表面，利用本发明的焊料进行钎焊，由此，制备获得连接体。

根据本发明的另一些具体示例，参照图30，按照本发明的制备连接体的方法，可以将压缩机主壳体1与吸气管2进行焊接（其中主壳体1为低碳钢板，吸气管2为铜管），具体如下：通过直接冲孔或翻边，将主壳体1进行预处理，接着，通过夹具将与主壳体孔相适应的选自直管和扩口的至少之一样式的吸气管2与主壳体1预装在一起，并使主壳体孔与吸气管间有一定间隙，然后以火焰钎焊或感应钎焊方式加热主壳体1及吸气管2形成焊缝的部分及附近表面，利用本发明的焊料进行钎焊，由此，制备获得连接体。

根据本发明的另一些实施例，参照图31，按照本发明的制备连接体的方法，可以将空调冷凝器输入管组件（包括L型管1、冷凝器输入管2、冷凝器输入管接管Ⅱ3及冷凝器输入管接管4，其中冷凝器输入管2为低碳钢管，L型管1、冷凝器输入管接管Ⅱ3及冷凝器输入管接管4为铜管）进行焊接组装，具体如下：通过夹具分别将L型管1、冷凝器输入管接管Ⅱ3及冷凝器输入管接管4与冷凝器输入管2预装在一起，并使冷凝器输入管与各管之间具有一定间隙，然后以火焰钎焊或感应钎焊方式加热形成焊缝的各物件表面，利用本发明的焊料进行钎焊，由此，制备获得连接体。

根据本发明的另一些实施例，参照图32，按照本发明的制备连接体的方法，可以将空调蒸发器输出管组件（包括蒸发器输出管4、蒸发器输出管接管3、蒸发器输出管接管Ⅱ5及蒸发器输出管接管Ⅲ7，其中蒸发器输出管4为低碳钢管，蒸发器输出管接管3、蒸发器输出管接管Ⅱ5及蒸发器输出管接管Ⅲ7为铜管）进行焊接组装，具体如下：通过夹具分别将蒸发器输出管接管3、蒸发器输出管接管Ⅱ5及蒸发器输出管接管Ⅲ7与蒸发器输出管4与预装在一起，并使蒸发器输出管与各管之间具有一定间隙，然后以火焰钎焊或感应钎焊方式加热形成焊缝的各物件表面，利用本发明的焊料进行钎焊，由此，制备获得连接体。

根据本发明的又一方面，本发明还提供了前述焊料组合物在制备压缩机中的用途。根据本发明的实施例，本发明的焊料组合物能够用于压缩机的制备，例如用作将压缩机的吸气管或排气管与压缩机的壳体连接为一体的钎焊的钎料，且钎焊成本低，获得的钎焊效果良好：焊缝填充性、可靠性好、焊接强度高、泄漏率低。

此外，本发明还提供了一种压缩机及一种空调。根据本发明的实施例，本发明的压缩机包括：壳体、吸气管和排气管，其中，壳体包括主壳体和上壳体，该吸气管与主壳体相连，该排气管与上壳体相连，且进气管和排气管由相同的金属制成，壳体与进气管由不同的金属制成。根据本发明的实施例，本发明的空调包括：空调冷凝器和空调蒸发器，其中，空调冷凝器包括输入管，空调蒸发器包括输出管。根据本发明的实施例，上述进气管或排气管与壳体的相连，以及输入管或输出管的各组件之间的连接，是利用本发明的焊料组合物进行焊接而实现的。发明人发现，本发明的压缩机成本较低，本发明的空调性能优越。

根据本发明的一些实施例，本发明的压缩机的进气管和排气管由铜制成，该壳体由钢制成。根据本发明的一些实施例，上述焊接是钎焊。根据本发明的另一些实施例，钎焊可以为选自火焰钎焊、感应钎焊和电阻钎焊的至少一种。

本发明还提供了一种空调。根据本发明的实施例，该空调包含前面所述的压缩机及冷凝器和蒸发器。发明人发现，本发明的空调成本较低，且性能优越。

下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

按照本发明的制备焊料组合物的方法，制备焊料组合物，具体步骤如下：

将59重量份的铜，39重量份的锌及2重量份的锡进行均匀混合，并确保制备过程中不引入选自硅和磷的至少之一，由此，获得焊料组合物。

实施例2

按照本发明的制备焊料组合物的方法，制备焊料组合物，具体步骤如下：

将59重量份的铜，39重量份的锌及2重量份的铟进行均匀混合，并确保制备过程中不引入选自硅和磷的至少之一，由此，获得焊料组合物。

实施例3

按照本发明的制备焊料组合物的方法，制备焊料组合物，具体步骤如下：

将55重量份的铜，40重量份的锌及5重量份的银进行均匀混合，并确保制备过程中不引入选自硅和磷的至少之一，由此，获得焊料组合物。

实施例4

按照本发明的制备焊料组合物的方法，制备焊料组合物，具体步骤如下：

将62重量份的铜，33重量份的锌及5重量份的锡进行均匀混合，并确保制备过程中不引入选自硅和磷的至少之一，由此，获得焊料组合物。

实施例5

材料：压缩机上壳体1与排气管2，其中上壳体1为低碳钢板，排气管2为铜管；实施例1制备获得的焊料组合物。

设备：2×6工位半自动火焰钎焊机DJ-006-001。

按照本发明的制备连接体的方法，参照图1，利用实施例1制备获得的焊料组合物将压缩机上壳体1与排气管2进行焊接，具体步骤如下：

首先，通过选自直接冲孔、翻边和倒角的至少之一，将上壳体1进行预处理。

接着，通过夹具将与上壳体孔相适应的选自直管、扩管和缩管的至少之一结构形式的排气管2与上壳体1预装在一起，并使上壳体孔与排气管间有一定间隙。

然后，以火焰钎焊或感应钎焊方式加热焊缝处的上壳体1及排气管2表面，温度至890℃左右时，利用本发明的焊料进行钎焊，焊料熔化后，进行0～4秒的保温。

由此，制备获得连接体。

实施例6

材料：压缩机主壳体1与吸气管2，其中主壳体1为低碳钢板，吸气管2为铜管；实施例1制备获得的焊料组合物。

设备：2×6工位半自动火焰钎焊机DJ-006-001。

按照本发明的制备连接体的方法，参照图30，利用实施例1制备获得的焊料组合物将压缩机主壳体1与吸气管2进行焊接，具体步骤如下：

首先，通过直接冲孔或翻边，将主壳体1进行预处理。

接着，通过夹具将与主壳体孔相适应的选自直管和扩口的至少之一样式的吸气管2与主壳体1预装在一起，并使主壳体孔与吸气管间有一定间隙。

然后，以火焰钎焊或感应钎焊方式加热焊缝处的主壳体1及吸气管2表面，温度至890℃左右时，利用本发明的焊料进行钎焊，焊料熔化后，进行0～4秒的保温。

由此，制备获得连接体。

实施例7

材料：空调冷凝器输入管组件，其包括L型管1、冷凝器输入管2、冷凝器输入管接管Ⅱ3及冷凝器输入管接管4，其中冷凝器输入管2为低碳钢管，L型管1、冷凝器输入管接管Ⅱ3及冷凝器输入管接管4为铜管；实施例1制备获得的焊料组合物。

设备：2×6工位半自动火焰钎焊机DJ-006-001。

按照本发明的制备连接体的方法，参照图31，利用实施例1制备获得的焊料组合物将空调冷凝器输入管组件进行焊接组装，具体如下：

首先，通过夹具分别将L型管1、冷凝器输入管接管Ⅱ3及冷凝器输入管接管4与冷凝器输入管2预装在一起，并使冷凝器输入管与各管之间具有一定间隙。

然后，以火焰钎焊或感应钎焊方式加热焊缝处的工件表面，温度至890℃左右时，利用本发明的焊料进行钎焊，焊料熔化后，进行0～4秒的保温。

由此，制备获得连接体。

实施例8

材料：空调蒸发器输出管组件，其包括蒸发器输出管4、蒸发器输出管接管3、蒸发器输出管接管Ⅱ5及蒸发器输出管接管Ⅲ7，其中蒸发器输出管4为低碳钢管，蒸发器输出管接管3、蒸发器输出管接管Ⅱ5及蒸发器输出管接管Ⅲ7为铜管；实施例1制备获得的焊料组合物。

设备：2×6工位半自动火焰钎焊机DJ-006-001。

按照本发明的制备连接体的方法，参照图32，利用实施例1制备获得的焊料组合物将空调蒸发器输出管组件进行焊接组装，具体步骤如下：

首先，通过夹具分别将蒸发器输出管接管3、蒸发器输出管接管Ⅱ5及蒸发器输出管接管Ⅲ7与蒸发器输出管4与预装在一起，并使蒸发器输出管与各管之间具有一定间隙。

然后，以火焰钎焊或感应钎焊方式加热焊缝处的工件表面，温度至890℃左右时，利用本发明的焊料进行钎焊，焊料熔化后，进行0～4秒的保温。

由此，制备获得连接体。

实施例9

材料：实施例1-4获得的本发明的焊料组合物，其组成分别如下表1所示；作为对照的五份焊料：BAg45CuZn，BCu60ZnSn（Si），BCu59Zn（Sn），BCu60Zn（Si），BAg5CuZn（分别记作对照1、对照2、对照3、对照4以及对照5），其组成分别如下表1所示。

表1

注：在本文中“少量”和“微量”表示，其成分可以忽略不计。

设备：金相切割机：Q-4A；

金相预磨机：M-2P

磨抛机：MP-2B；

镶样用水晶王：CM2

金相显微镜：BZ61；

扫描电镜：JSM-6390LA；

电子探针：电子显微镜JXA-8100；

万能拉伸试验机：WBW-200E

分别对上述实施例1-4获得的本发明的焊料组合物，以及前述作为对照的本领域目前常用的国标焊料进行性能比较，其中，各对照以及实施例1-4获得的本发明的焊料组合物的组成如表1所示。具体方法如下：

1、焊接界面

按照实施例5所述的制备连接体的方法，分别利用实施例1-3制备获得的焊料组合物以及对照2-5的国标铜锌焊料将压缩机上壳体与排气管进行焊接，接着，分别利用金相切割机Q-4A、金相预磨机M-2P、磨抛机MP-2B和水晶王CM2对所得的各焊缝进行切割和水晶胶镶样，然后，利用金相显微镜BZ61、扫描电镜JSM-6390LA及电子探针JXA-8100对焊缝的焊料-钢界面进行观察及检测，结果如下所示：

1.1对照2

图2显示了金相显微镜下观察到的利用对照2所得焊缝的焊料-钢界面的形貌图。如图2所示，左图为焊缝中央部分的形貌图；右图为焊缝倒角处的形貌图。由图2可知，利用对照1所得焊缝的焊料-钢界面有一条明显的黑线。但是，发明人无法确定图2所示的该黑线是裂纹还是其它（如金属间化合物、试样制备时出现的台阶等）。

进一步，为了确定图2所示利用对照2所得焊缝的焊料-钢界面的黑线是裂纹或是其它，发明人采用扫描电镜对该黑线进行进一步观测，结果见图3。图3显示该黑线为一条明显的沟槽，经检测其宽度大约为1.5μm，深度约有1μm。由此表明，该黑线不是穿透性的裂纹。从而，发明人初步估计该黑线为制备连接体时出现的界面疏松脱落。

进而，为了确定图3所示的沟槽出现的原因，发明人对图3的矩形处进行了面元素分布分析，结果如图4-6所示。由图4-6可知，在利用对照2所得焊缝的焊料-钢界面处存在Si、O的偏聚，由此，可以确定在焊料-钢界面形成了硅的化合物。其中，O原子的偏聚可能与试样（即上壳体及排气管焊缝）的氧化有关，或在焊料-钢界面存在氧化物。进一步，对照Fe-Si二元合金相图（图33），对上述焊缝的焊料-钢界面沟槽处进行分析，结果显示该焊料-钢界面沟槽处存在的化合物为硅－铁金属间化合物。为了进一步分析Si的偏聚，又对利用对照2所得焊缝的焊料-钢界面沟槽处进行了扫描电镜（电子显微镜JXA-8100）的点扫描成分分析及点的能谱分析，结果分别见图7和图8。由图7及图8可知，在利用对照2所得焊缝的焊料-钢界面处存在Si的偏聚，而沟槽的形成应是由Fe-Si化合物引起，而Si是来自钎料中的Si。

此外，需要说明的是，现有技术中在黄铜钎料中添加Si(大约0.25wt%)是为了防止钎焊过程中Zn的蒸发。这是因为Zn的沸点为902℃，接近目前的钎焊温度。但是，现阶段能够借助温度监控准确有效地控制钎焊温度，从而无需添加Si即可有效防止Zn的挥发。而紫铜钎焊时，钎焊温度更易控制，从而同样无需添加Si即可有效防止Zn的挥发。

综上，发明人发现，利用含有Si元素的对照2所得焊缝的焊料-钢界面会形成金属间化合物，表明含有Si元素的对照2性能较差。

1.2实施例1制备获得的焊料组合物

图9显示了金相显微镜下观察到的利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝的焊料-钢界面的形貌图。如图9所示，左图为焊缝环切图，从上至下依次为：钢-焊料-铜；右图为焊缝纵切图，从左至右依次为：钢-焊料-铜。由图9可知，焊料－钢界面无黑线存在。

进一步，利用扫描电镜对利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝的焊料-钢界面进行观测，结果见图10。图10显示了利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝（观测之前将焊缝进行了腐蚀，即将水晶胶镶嵌后的焊缝试样，经研打磨抛光后，以硝酸酒精进行化学浸蚀）在不同倍数的扫描电镜下的钢-焊料界面显微组织形貌图。由图10可明显看出，焊缝的钢-焊料界面未出现金属间化合物，界面两边应分别为Cu扩散进入α-铁素体，Fe扩散进入Cu基体，两边各为固溶体组织。其中，需要说明的是，界面通过Cu和Fe的扩散形成冶金结合，这样的界面与用Ag钎料钎焊钢时形成的界面形貌类似，也同Ag钎料拥有一样的结合机理（通过扩散形成冶金结合）。

为了进一步确定界面是否存在金属间化合物，发明人采用延长钎焊时间的方法（高温停留时间为30s，焊缝切割-镶嵌-研磨-抛光后不进行腐蚀），来研究界面的成分变化，试验检测结果见图11和图12。图11显示了，利用实施例1制备获得的焊料组合物在长时间钎焊后所得焊缝扫描电镜下的钢-焊料界面形貌图（高温停留时间30S，未腐蚀）。图12显示了利用实施例1制备获得的焊料组合物在长时间钎焊后所得焊缝的钢-焊料界面的能谱线扫描结果图。由图11可知，试样经过研磨、抛光后界面并没有出现沟槽，界面结合良好。从图12可以看出，利用实施例1制备获得的焊料组合物在长时间钎焊后所得焊缝仍没有出现任何元素的偏聚，界面元素分布的变化都是垂直上下变化，只有Cu的分布在界面有一微小变化，这可能是由Cu扩散进入α-铁素体所致。由此，表明，利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝界面不存在任何界面金属间化合物。

综上，发明人发现，利用实施例1制备获得的本发明的焊料组合物所得焊缝的焊料-钢界面不会形成金属间化合物，表明本发明的焊料组合物性能较好。

1.3对照3

图13显示了金相显微镜下观察到的利用对照3所得焊缝的焊料-钢界面的形貌图。如图13所示，左边为铜管，中间为焊缝，右边为钢基体。由图13可知，利用对照3所得焊缝的焊料-钢界面有一条黑线。

进一步，发明人采用扫描电镜对该黑线进行观测，结果见图14。图14显示该黑线为一条明显的沟槽，发明人初步估计该黑线为制备连接体时出现的界面疏松脱落。

进而，发明人对经过腐蚀的利用对照3所得焊缝试样进行电子探针分析，结果见图15。图15显示了利用对照3所得焊缝（经过腐蚀）电子探针下的的钢-焊料界面形貌图。如图15所示，左图为低倍图，右图为高倍图，其中各图左边为焊缝，右边为钢基体。由图15可知，试样腐蚀后，在焊缝的焊料-钢界面处在界面处存在一条浅的“沟槽”。

为探明图15中“沟槽”的成分，对该沟槽所处位置进行电子探针分析，探测位置如图16所示。所得结果如图17。图16显示了利用对照3所得焊缝在电子探针下界面成分分析位置图。图17是显示了利用对照3所得焊缝在电子探针下的界面成分分析表。由图16和图17可知，在点1、2检测到了P元素，且Fe的含量极高，说明在界面出现了Fe-P金属间化合物；点3为钎焊时Fe溶入黄铜钎料形成的α-Cu固溶体；点6、7、8的位置为“沟槽”处；由图17可以看出，沟槽处的成分为Cu-Zn-Fe，Fe含量为10重量%左右。进而，对照Cu-Zn-Fe三元相图分析，初步估计该沟槽为Cu-Zn固溶体，而Fe取代Zn的部分位置而形成的固溶体，应该不是金属间化合物。

综上，发明人发现，利用含有P元素的对照3所得焊缝的焊料-钢界面会形成Fe-P金属间化合物，表明含有P元素的对照3性能较差。

1.4实施例2和3制备获得的焊料组合物

图18显示了金相显微镜下观察到的利用实施例2和3制备获得的焊料组合物所得焊缝的焊料-钢界面的形貌图。如图18所示，左图为利用实施例2制备获得的焊料组合物所得焊缝的焊料-钢界面的形貌图，从上至下依次为：铜管-焊料-钢基体；右图为利用实施例3制备获得的焊料组合物所得焊缝的焊料-钢界面的形貌图，从左至右依次为：铜管-焊料-钢基体。由图18可知，焊料－钢界面无黑线存在。

进一步，利用扫描电镜对利用实施例2和3制备获得的焊料组合物所得焊缝的焊料-钢界面进行观测，结果见图19。图19显示了利用实施例2和3制备获得的焊料组合物所得焊缝（经过腐蚀）在不同倍数的扫描电镜下的钢-焊料界面显微组织形貌图。如图19所示，A图为利用实施例2制备获得的焊料组合物所得焊缝在不同倍数的扫描电镜下的钢-焊料界面显微组织形貌图，B图为利用实施例3制备获得的焊料组合物所得焊缝在不同倍数的扫描电镜下的钢-焊料界面显微组织形貌图，其中，左图均为低倍，右图均为高倍，图中所示上部为钢基体，下部为焊缝。由图19可明显看出，焊缝的钢-焊料界面未出现金属间化合物。

综上，发明人发现，利用实施例2和3制备获得的本发明的焊料组合物所得焊缝的焊料-钢界面不会形成金属间化合物，表明本发明的焊料组合物性能较好。

1.5对照4和5

图20显示了金相显微镜下观察到的利用对照4和5所得焊缝的焊料-钢界面的形貌图（200倍）。如图20所示，左图为利用对照4所得焊缝的焊料-钢界面的形貌图，其中，从左到右依次为铜管-焊缝-钢基体；右图为利用对照5所得焊缝的焊料-钢界面的形貌图，其中左边为焊缝，右边为钢基体。由图20可知，利用对照4和5所得焊缝的焊料-钢界面均有黑线存在。

进一步，发明人采用扫描电镜对上述利用对照4和5所得焊缝的焊料-钢界面进行观测，结果见图21。如图21所示，A图为利用对照4所得焊缝的焊料-钢界面扫描电镜下的形貌图，B图为利用对照5所得焊缝的焊料-钢界面扫描电镜下的形貌图，其中，左图均为低倍，右图均为高倍，图中所示上方为钢基体，下方为焊缝。由图21中可以明显看出，利用对照4和5所得焊缝的焊料-钢界面均有金属间化合物出现。

综上，发明人发现，利用对照4和5所得焊缝的焊料-钢界面会形成金属间化合物，表明对照4和5的性能较差。

2、焊缝填充

按照实施例5所述的制备连接体的方法，分别利用实施例1制备获得的焊料组合物以及对照1的国标铜锌焊料将压缩机上壳体与排气管进行焊接，接着，分别利用金相切割机Q-4A、金相预磨机M-2P、磨抛机MP-2B对所得的各焊缝进行切割，肉眼观察获得的各焊缝切片，并利用金相显微镜BZ61对其进行照相，结果见图22。图22显示了利用实施例1制备获得的焊料组合物以及对照1所得的焊缝的填充情况对比图。由图22可知，利用对照1所得焊缝的反面未形成R角，这可能是由于受焊料成本影响，在使用高银焊料焊接时会控制焊料使用量引起的；而利用实施例1制备获得的本发明的焊料组合物所得的焊缝的反面可形成了R角，这是因为本发明的焊料组合物因成本低廉，在用量上不需进行过多的控制，从而能够使得焊缝饱满，从而使其反面可形成R角。而焊缝饱满、在其反面可形成R角，能够提高焊缝可靠性。而从肉眼观察到的焊缝填充状况来看，利用实施例1制备获得的焊料组合物以及对照1所得焊缝的填充情况相当，两者均填充良好。

综上，发明人发现，利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝，其焊缝填充性比利用对照1所得的焊缝优良。

3、焊缝渗透性及焊缝泄漏率

按照实施例5所述的制备连接体的方法，分别利用实施例1制备获得的焊料组合物以及对照1的高银焊料和对照2的国标铜锌焊料将压缩机上壳体与排气管进行焊接，以便制备获得3种连接体。然后，于4.3MPa压力条件下检测各连接体的焊缝渗透性和焊缝泄漏率，结果见图23。由图23可以看出，利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝的焊缝泄漏率与对照1相当，但明显优于对照2；利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝的渗透不良性高于对照1，但该不良性产生于焊接工序，在该工序即可检出，不会流入成品，对产品的可靠性不产生影响。并且，基于成本优势，以及工序连续性和品质可靠性的优越，实施例1制备获得的本发明的焊料组合物仍是性能优越，值得大范围推广的焊料组合物。

4、焊接温度

按照实施例5所述的制备连接体的方法，分别利用实施例1制备获得的焊料组合物以及对照1的国标铜锌焊料将压缩机上壳体与排气管进行焊接，并梯度性地改变焊接温度，以便确定两者可焊接的温度范围，结果见图24。由图24可以看出，相对于对照1，实施例1制备获得的本发明焊料组合物的可焊接温度范围明显变小，由此，表明本发明的焊料组合物对焊接工艺的要求更高。而通过艰苦地创造性劳动，发明人发现，将本发明的焊料组合物用于火焰钎焊或感应钎焊时，利用温度控制加热，即可有效解决上述问题。

由此，表明本发明的焊料组合物仍是性能优越，值得大范围推广的焊料组合物。

5、机械性能

按照实施例5所述的制备连接体的方法，分别利用实施例1制备获得的焊料组合物以及对照1的国标铜锌焊料将压缩机上壳体与排气管进行焊接，以便获得连接体。然后，将连接体进行预处理，并利用万能拉伸试验机WBW-200E对经过预处理的连接体（主要包含焊缝铜管及焊缝周边的钢基体）进行机械性能（即焊接强度）检测，具体方法如下：

5.1连接体进行预处理

将连接体沿排气管周边切削，去除多余部分，并将突出壳体上下表面的铜管部分去掉，然后，将剩余部分的上下表面进行研磨，保证两面平行及与铜管大体垂直，并去除铜管内径的毛刺，以便获得经过预处理的连接体。

5.2机械性能验证

利用万能拉伸试验机WBW-200E对经过预处理的连接体（主要包含焊缝铜管及焊缝周边的钢基体）进行机械性能（即焊接强度）检测，具体操作如图25所示。试验方法如图25所示。其中，检测时要求：将利用实施例1制备获得的焊料组合物所得的经过预处理的连接体与利用对照1所得的经过预处理的连接体进行交替测试；将拉伸试验机下压速度保持一致。检测结果见图26。由图26可知，利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝的耐压性（MIN166.24））比利用对照1所得焊缝下降10.28%，但相对于压缩机的耐压要求24.5MPa而言，其安全裕度充分。

由此，表明本发明的焊料组合物仍是性能优越、值得大范围推广的焊料组合物。

6、焊缝耐腐蚀性

考虑焊料焊接工件后可能产生的电化学腐蚀，发明人按照以下方法对利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝及利用对照1所得焊缝的进行耐腐蚀性评价：

将上述机械性能检测实验中获得的各经过预处理的连接体进行盐雾试验72小时（盐雾试验条件：于气流式盐雾腐蚀试验箱内，依据JIS标准K5400涂膜长期耐久性试验方法进行耐盐水喷雾性试验，箱内温度35±1℃，相对湿度99~98%，盐水浓度5±0.5w/v%，盐水PH值6.5~7.2），然后进行外观腐蚀性判断及上述的强度检测（即机械性能检测），结果：

1）外观：如图27所示利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝及利用对照1所得焊缝的耐腐蚀性相当。其中左侧图为实施例利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝经过前述盐雾试验后的外观图，右侧图为利用对照1所得焊缝经过前述盐雾试验后的外观图。

2）焊缝腐蚀后强度检测：如图28所示，利用实施例1制备获得的焊料组合物所得焊缝及利用对照1所得焊缝的耐腐蚀性相当，无恶化。

由此，表明本发明的焊料组合物仍是性能优越、值得大范围推广的焊料组合物。

此外，还需要强调的是，本发明的焊料组合物成本远低于现通常采用的高银焊料。如下所示，发明人按照实施例5所述的制备连接体的方法，分别利用实施例1制备获得的焊料组合物以及对照1的国标高银焊料将压缩机上壳体与排气管进行焊接，并以φ12*3.2t焊缝为例，比较本发明焊料与对照1的国标高银焊料的成本差异，结果见图29。由图29可以看出，对比对照1，本发明的焊料组合物在压缩机上壳体排气管钎焊中，单台可节约1.04元，成本优势明显。

综上所述，通过采用本发明的焊料，及配合温度控制焊接的工艺改善，在火焰钎焊及感应钎焊设备投入极小的设备改造费用即可实现高银焊料及国标铜锌焊料的替代，从而能够有效地降低该领域的制造成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (19)

1.一种焊料组合物，其特征在于，包含：

第一金属，所述第一金属为选自铜、镍和锰的至少一种；以及

第二金属，所述第二金属为选自锌、银、铜、镍、锰和铬的至少一种，

其中，

所述第一金属和第二金属不同，并且所述焊料组合物中不含有选自硅和磷的至少之一。

2.根据权利要求1所述的焊料组合物，其特征在于，所述第一金属为铜，所述第二金属为锌。

3.根据权利要求2所述的焊料组合物，其特征在于，包含：

55~63重量份的铜；

30~42重量份的锌；

0~5重量份的锡。

4.根据权利要求3所述的焊料组合物，其特征在于，所述焊料组合物不含有硅和磷。

5.根据权利要求3所述的焊料组合物，其特征在于，进一步包含：

0~5重量份的微量元素，

其中，

所述微量元素为选自铟、银、镓、镍和钴的至少之一。

6.根据权利要求3所述的焊料组合物，其特征在于，包含：

59重量份的铜；

39重量份的锌；以及

1.5~2重量份的锡。

7.一种制备焊料组合物的方法，其特征在于，包括：

提供第一金属和第二金属，所述第一金属为选自铜、镍和锰的至少一种，所述第二金属为选自锌、银、铜、镍、锰和铬的至少一种；以及

将所述第一金属和第二金属进行均匀混合，

前提是所述第一金属和第二金属不同，并且在制备过程中不引入选自硅和磷的至少之一。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一金属为铜，所述第二金属为锌。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，包含将下列均匀混合：

55~63重量份的铜；

30~42重量份的锌；

0~5重量份的锡。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，制备过程中不引入硅和磷。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括添加0~5重量份的微量元素，

其中，

所述微量元素为选自铟、银、镓、镍和钴的至少之一。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包含将下列均匀混合：

59重量份的铜；

39重量份的锌；以及

1.5~2重量份的锡。

13.一种焊接方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的焊料组合物。

14.根据权利要求13所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接为钎焊。

15.根据权利要求14所述的焊接方法，其特征在于，所述钎焊为选自火焰钎焊、感应钎焊和电阻钎焊的至少一种。

16.一种制备连接体的方法，其特征在于，所述方法包括：

提供具有第一表面的第一物件和具有第二表面的第二物件；

在所述第一表面和第二表面之间，施加权利要求1-6任一项所述的焊料组合物；以及

通过焊接，将所述第一物件和第二物件连接为一体，以便形成所述连接体，

其中，

所述第一物件和第二物件由不同的金属制成。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一物件由铜制成，所述第二物件由钢制成。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一物件为压缩机的吸气管或排气管，所述第二物件为压缩机的壳体。

19.权利要求1-6任一项所述的焊料组合物在制备压缩机中的用途。

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