CN104785951A

CN104785951A - 一种用于异种金属连接的低银钎焊料

Info

Publication number: CN104785951A
Application number: CN201510112251.3A
Authority: CN
Inventors: 王晓蓉; 余丁坤; 黄世盛; 陈融; 方健
Original assignee: Hangzhou Huaguang Advanced Welding Materials Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Huaguang Advanced Welding Materials Co Ltd
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2015-07-22

Abstract

本发明涉及一种用于异种金属连接的低银钎焊料，其特征是由银、铜、锡、铟、锌和微量混合金属组成，所述各组分的重量百分比分别为：13.0～18.0重量百分比的银，42.0～48.0重量百分比的铜，1.0～4.0重量百分比的锡，0.1～3.0重量百分比的铟， 0.001-0.05重量百分比的微量混合金属，余量为锌，所述微量混合金属由镧、铈、镓、硅中两种或两种以上组成。本发明含银量较低，不含镉元素，性价比高，钎焊铜与铁时具有优良的机械性能，质量稳定，加工塑性好，电阻率较小。

Description

一种用于异种金属连接的低银钎焊料

技术领域

本发明涉及一种含铟、锡等元素的新型多元低银钎料，特别适用于铜与铁等异种金属材料的钎焊，属于一种中温钎焊材料。

背景技术

根据国内外发展现状及市场分析，为应对原材料市场中白银价格不断上涨的趋势，有效降低产品的生产成本，当前市场中涉及铜与铁连接的整机产品较多，且应用领域广，比如在各类空调、冰柜压缩机内部的铜铁管路件连接，但往往采用银含量20%以上的高银钎料进行钎焊连接，提高了客户的生产成本。

在进行铜与铁等黑色金属及其合金的钎焊时，考虑到钎料对钎焊母材的润湿性及钎焊接头相关的力学性能，人们大都选用银钎料。如常见的BAg56CuZnSn，广泛用于钎焊铜与铁部件的钎焊，具有较低的熔化温度，钎焊过程中的能耗低。但随着贵金属原材料价格的不断上涨，造成使用高银钎料来钎焊的厂家面临巨大的成本压力，在激烈的市场竞争下，大大削弱了使用银含量大于20%的银钎料企业的竞争力。

一些企业通过增加Cd的含量来降低银含量，Cd的加入，大幅度降低了钎料的熔化温度，提升了钎焊性能，较好地降低了银含量，曾经一度被广泛试验，但Cd本身是有毒元素，不利于操作者的健康且对环境存在污染，不符合欧盟RoHS指令，随着人们对环保的愈加重视，逐渐被其他无害元素所取代。

尽管如此，根据现有的研究结果表明，单一元素的加入不足以与含镉银钎料相比，如Ag-Cu-Zn-Sn钎料中Sn的加入可有效提高流动性、润湿性，降低固、液相线温度，减小熔化区间，但其可加工性往往较差；Ag-Cu-Zn-In钎料中In的加入可以降低固、液相线温度，减小熔化区间，提高流动性，但其本身在银、铜中的固溶度较小且价格较高；人们开始重点开发多元合金体系的银钎料用于取代含镉银钎料的使用。

但当多元素添加时，由于元素相互间作用及加入量的影响，导致合金材料内部脆性相析出，钎料本身力学性能变差，在自动化生产使用时易发生断裂导致中止，影响了批量化生产应用。

因此，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、脆性较小、银含量较低的低银钎焊材料用于铜铁异种金属管路件的连接。

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，而提供一种含银量较低，不含镉元素，钎料熔化温度合适，脆性较小的多元银钎料用于钎焊铜与铁异种金属管路件。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于异种金属连接的低银钎焊料，它由Ag、Cu、Sn、In、Zn、微量混合金属组成，所述各组分的重量百分比分别为：Ag：13.0～18.0wt.%，Cu：42.0～48.0wt.%，Sn：1.0～4.0wt.%，In：0.1～3.0wt.%，微量混合金属：0.001-0.05wt.%，Zn：余量，所述微量混合金属由镧、铈、镓、硅中两种或两种以上组成。

本发明所述各组分的重量百分比分别为：Ag：14.0～17.0wt.%，Cu：43.0～47.0wt.%，Sn：1.5～3.5wt.%，In：0.1～2.0wt.%，Zn：余量，并添加了0.001-0.03wt.%的微量混合金属，所述微量混合金属由镧、铈、镓、硅中两种或两种以上组成。

本发明所述各组分的重量百分比分别为：16wt.%的Ag，47wt.%的Cu，2.6wt.%的Sn，1.0wt.%的In,余量为Zn，0.02wt.%的微量混合金属作为工艺添加量。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、可用于取代BAg20CuZn(Si)银钎料，明显降低了白银含量百分比4个百分点，且性能指标参数与BAg20CuZn(Si)接近，部分指标高于BAg20CuZn(Si)，拥有良好的性价比；2、钎焊铜与铁时具有优良的机械性能，经客户使用后反馈钎焊工艺性能优良，质量稳定，工艺性能指标与BAg20CuZn（Si）银钎料相当；3、该钎料的加工塑性好，可加工成各种规格、尺寸的焊条、焊丝、焊环、薄带、焊片等；4、该产品电阻率较小，可达0.08Ω*mm²/m。

附图说明

图1为本发明实施例银、铜、锌三元相图。

具体实施方式

本发明实施例用于异种金属连接的低银钎焊料使用1#白银、1号标准铜、国标Zn99.995、In99.993、Sn99.95和混合金属，按上述配比，采用常规中频熔炼炉进行熔炼、浇铸，然后通过锯剥、挤压、拉拔、成型、清洗等工艺制备而成；按照Ag、Cu、Sn、In、Zn依次加入熔炼，最后加入微量混合金属，再通过浇铸、锯剥、挤压、拉拔、成型、清洗等工艺制备而成。所得到的钎料熔化温度固相线温度范围为700-740℃，液相线温度范围为801-860℃，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；配合FB102(QJ102)钎剂，在铜和铁等黑色金属及其合金上钎焊润湿性好、流动性好，具有较高的机械性能，并拥有较低的电阻率，可应用于冰箱等家电设备中铜铁异种金属管路件的钎焊。

本发明实施例中添加Sn可显著地降低Ag-Cu-Zn三元合金的固、液相线及熔化温度区间,同时可改善钎料的流动性和润湿能力。本发明中添加化学元素In，可降低钎料的熔化温度和提高钎料的润湿性及填缝性。但是，上述元素的加入并不是越多越好，当加入量达到一定值时，由于超过固溶度，元素与基体间会形成金属间化合物，过量的金属间化合物会急剧降低材料的塑性。Sn和In的同时添加将进一步造成钎料脆性上升，需通过成分控制和合金化，确保钎料的可加工性能和钎焊工艺性能。微量元素在银钎料中不固溶，在银钎料基体中在晶界产生富集现象，充当“异相形核”质点的作用，从而可以显著改善钎料的铺展性能，并能够强化晶界和细化晶粒的双重作用，从而提高力学性能。

由Ag-Cu-Zn三元相图可得到，本产品主要成分Ag、Cu、Zn落于β相的范围内，具有较好的加工特性，添加的微量混合金属可细化钎料合金的组织，进一步改善钎料的力学性能，提高钎焊接头的强度和韧性，并通过比例控制调节钎料的润湿性能，防止钎料在钎焊过程中漫流性过好，溢出钎焊间隙，并抑制钎料中杂质单质相的析出。

本发明实施例的低银钎焊材料产品不含镉，含贵金属总量低、成本低，钎焊铜、铜合金及铁等黑色金属及其合金的接头强度高、铺展性好、工艺性能良好,主要技术指标与银钎料BAg20CuZn（Si）相近,可取代其在钎焊产品中的应用。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至实施例6相关数据表，表2为本发明实施例7至实施例12相关数据表，表3为本发明实施例13至实施例18相关数据表，表4为本发明实施例19至实施例24相关数据表，各表具体如下。

表1、实施例1至实施例6相关数据表

组分及参数名称	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							Ag(wt.%)	16	13	14	16	17	18
Cu(wt.%)	47	47	47	45	45	48
							In(wt.%)	1.0	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0
Sn(wt.%)	2.6	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0
							Zn(wt.%)	余量	余量	余量	余量	余量	余量
混合金属(wt.%)	0.02	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03
							钎料熔化温度(℃)	713~852	704 ~810	702~813	702~810	701~807	700~805
铜铁接头钎焊效果	良好	良好	良好	良好	良好	良好

表2、实施例7至实施例12相关数据表

组分及参数名称	实施例7	实施例8	实施例9	实施例10	实施例11	实施例12
							Ag(wt.%)	18	18	18	18	18	18
Cu(wt.%)	45	43	42	42	42	42
							In(wt.%)	3.0	3.0	3.0	2.5	1.5	1.0
Sn(wt.%)	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0	4.0
							Zn(wt.%)	余量	余量	余量	余量	余量	余量
混合金属(wt.%)	0.03	0.03	0.03	0.05	0.05	0.05
							钎料熔化温度(℃)	700~805	700~802	700~801	710~812	714~824	718~832
铜铁接头钎焊效果	良好	良好	良好	良好	良好	良好

表3 实施例13至实施例18相关数据表

组分及参数名称	实施例13	实施例14	实施例15	实施例16	实施例17	实施例18
							Ag(wt.%)	18	18	18	18	18	18
Cu(wt.%)	42	42	42	42	42	42
							In(wt.%)	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
Sn(wt.%)	3.5	3.0	2.5	2.0	1.5	1.0
							Zn (wt.%)	余量	余量	余量	余量	余量	余量
混合金属(wt.%)	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05
							钎料熔化温度(℃)	723~840	725~847	727~853	728~853	729~857	730~860
铜铁接头钎焊效果	良好	良好	良好	良好	良好	良好

表4 实施例19至实施例24相关数据表

组分及参数名称	实施例19	实施例20	实施例21	实施例22	实施例23	实施例24
							Ag(wt.%)	18	18	18	18	18	18
Cu(wt.%)	42	42	42	42	42	42
							In(wt.%)	0.5	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
Sn(wt.%)	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
							Zn(wt.%)	余量	余量	余量	余量	余量	余量
混合金属(wt.%)	0.05	0.05	0.03	0.02	0.01	0.001
							钎料熔化温度(℃)	732~860	735~860	736~860	737~860	739~860	740~860
铜铁接头钎焊效果	良好	良好	良好	良好	良好	良好

本发明的配方设计合理，生产成本低，性价比高，钎焊铜和铁等黑色金属及其合金材料时，钎料熔化温度合适，润湿性、流动性好，钎焊接头表面光洁，机械强度高，电阻率较低，钎焊工艺性能优良，质量稳定，一致性好，各项钎焊性能指标与BAg20CuZn(Si)相当。

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

1.一种用于异种金属连接的低银钎焊料，其特征是由银、铜、锡、铟、锌和微量混合金属组成，所述各组分的重量百分比分别为：13.0～18.0重量百分比的银，42.0～48.0重量百分比的铜，1.0～4.0重量百分比的锡，0.1～3.0重量百分比的铟， 0.001-0.05重量百分比的微量混合金属，余量为锌，所述微量混合金属由镧、铈、镓、硅中两种或两种以上组成。

2.根据权利要求1所述的用于异种金属连接的低银钎焊料，其特征是：所述各组分的重量百分比分别为：14.0～17.0重量百分比的银，43.0～47.0重量百分比的铜，1.5～3.5重量百分比的锡，0.1-2.0重量百分比的铟，0.001-0.03重量百分比的微量混合金属，余量为锌。

3.根据权利要求2所述的用于异种金属连接的低银钎焊料，其特征是：所述各组分的重量百分比分别为：16重量百分比的银，47重量百分比的铜，2.6重量百分比的锡，1.0重量百分比的铟，0.02重量百分比的微量混合金属，余量为锌。