CN104942476A - 一种自钎性钎料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自钎性钎料及其制备方法，该钎料包括合金烧结成型的多孔本体和本体孔内的焊剂，其制备方法如下： . 制取雾化合金粉末；.将93-97份雾化合金粉末与3-7重量份的碳酸氢铵混合均匀，并加工成坯件；.将上述坯件烧结，形成具有孔洞的多孔本体；.将焊剂置入多孔本体的孔洞中；.将步骤制得的多孔本体放入温水槽中，清洗表面多余焊剂，烘干水分、包装。本发明通过粉末冶金的方法，使用合金粉末，经机械挤压或压制然后烧结，解决了中温钎料难以加工成型的问题。此外，本发明使用浸渍的方法将熔融的焊剂吸入多孔的工件中，操作者接触不到焊剂，降低了对身体的损害，大大降低了劳动强度，便于推广。

Description

一种自钎性钎料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种自钎性钎料及其制备方法，具体涉及一种采用粉末冶金多孔本体结合浸渍方式制取性能优良的自钎性钎料及其制备方法。
背景技术
目前，冰冷企业对于钢管的连接基本上都是用20%—45%的银基钎料，这类钎料流动性好，熔点适中，能够比较好的满足产能所需的节拍与以及质量的保证。但由于贵金属白银的含量比较多，这类钎料的制造成本都非常高，如果降低银含量甚至不含有白银，钎料的性能则会变坏，主要的熔点提高，稍不注意就会烧坏管路，如果强行降低熔点，提高低熔点金属的含量，这时钎料内部会含有大量脆性金属间化合物，难以加工成具有特定形状的材料。
银基钎料使用时基本上需要配合粉状的焊剂，以去除金属表面的氧化物。钎剂成分主要以氟化物为主，使用时很容易以粉尘的形式漂浮在工作环境中，对操作工人的健康以及环境的污染都是不可忽视的。
随着冰冷企业之间的竞争日趋惨烈，在保证质量的前提下怎样才能降低成本是各厂家亟待解决的首要问题，另外环境保护以及职工健康保护也是企业必须面对与解决的硬性指标，本发明即是针对这两点提出了一种自钎性钎料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的：提供一种性能优良、价格便宜、使用方便、能有效保护操作者的自钎性钎料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种自钎性钎料，包括合金烧结成型的多孔本体和本体孔内的焊剂。
所述的多孔本体的合金成分以重量份算包括铜50-60份，锌30-40份，锡0-10份，银0-10份。
一种自钎性钎料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
. 制取雾化合金粉末；
.将93-97份雾化合金粉末与3-7重量份的碳酸氢铵混合均匀，并加工成坯件；
.将上述坯件烧结，形成具有孔洞的多孔本体；
.将焊剂置入多孔本体的孔洞中；
.将步骤制得的多孔本体放入温水槽中，清洗表面多余焊剂，烘干水分、包装。
步骤中雾化合金粉末至少包括以下成分的重量份：铜50-60份，锌30-40份，锡0-10份，银0-10份。
雾化合金粉末是以氩气或氮气为介质制取而成，要求粉末中氧含量在200ppm—4000ppm，合金粉末粒度为80-200目。
步骤中加工成坯件的具体过程是：通过挤压或轧制或压制或模具松装的方法制备出所需的丝或片或环。
步骤中烧结的具体过程是：将成型的坯件进入氢气气氛炉烧结，烧结温度根据钎料配方不同在500℃—800℃，到达温度后保温0.5-2小时。
步骤④采用真空填充的方式将焊剂吸入多孔本体中，具体过程是：将烧结好的含有孔洞的多孔本体埋入焊剂中放入真空炉，抽真空后加热至300-350℃，使焊剂完全融化，保温5-20分钟，打开真空阀，大气压力会使熔融的焊剂被吸入多孔本体中。
抽真空后真空炉中的真空度为1×10-2~3×10-2。
步骤④还可采用自身虹吸的方式将焊剂吸入多孔本体中，具体过程是：将烧结好的含有孔洞的多孔本体埋入熔化的焊剂中，加热焊剂至300-350℃，使焊剂完全融化，直至焊剂在虹吸的作用下吸入到多孔本体中。
其中，真空填充方式为本发明中焊剂的优选置入方式。
焊剂成分至少包括以下成份的重量份：氟硼酸盐80-90份，硼酐10-20份。
造孔剂：使材料中产生孔洞结构的添加剂，一般为易分解为气体的物质。本发明采用碳酸氢铵作为造孔剂，加热后放出二氧化碳与氨气，从合金粉末中溢出产生孔洞结构。
有益效果
1.降低成本：本发明的制备工艺，大大减少了钎料中贵金属银的用量甚至可以不用银，从而降低了钎料的成本。
2.容易成型：本发明采用氩气或氮气保护雾化的方法，制备出氧含量较低的Ag、Cu、Zn、Sn 合金粉末，并且合金粉末成形良好，得到了形状稳定的低银或无银中温钎料，解决了中温钎料难以成形的问题。相比传统钎料制作工艺，使用的合金粉末成分均匀，无偏析现象，提高了其熔化时的流散性及润湿性。
3.简单易控：本发明的制备方法简便，易于控制，可以制成多种形态的钎料。使用本发明方法制备的自钎钎料，其熔化区间处于550-850℃之间，并且与镀Zn钢管的基体润湿性良好，其润湿角小于5°。
4.保障安全，降低污染：本发明使用浸渍的方法将熔融的焊剂吸入多孔的钎料中，操作者根本接触不到焊剂，极大地降低了对身体的损害，并且大大降低了劳动强度，同时可以有效的防止氟化物对环境的污染。
说明书附图
图1为多孔本体的局部结构示意图；
图2为多孔本体的剖面结构示意图。
其中，1为多孔本体，2为孔洞。
具体实施方式
实施例1
一种自钎性钎料，包括合金烧结成型的多孔本体和本体孔内的焊剂。所述的多孔本体的合金成分以重量份算包括：铜50份，锌30份，锡0份，银0份。
实施例2
一种自钎性钎料，包括合金烧结成型的多孔本体和本体孔内的焊剂。所述的多孔本体的合金成分以重量份算包括：铜53份，锌33份，锡3份，银3份。
实施例3
一种自钎性钎料，包括合金烧结成型的多孔本体和本体孔内的焊剂。所述的多孔本体的合金成分以重量份算包括：铜56份，锌36份，锡6份，银6份。
实施例4
一种自钎性钎料，包括合金烧结成型的多孔本体和本体孔内的焊剂。所述的多孔本体的合金成分以重量份算包括：铜60份，锌40份，锡10份，银10份。
实施例5
一种自钎性钎料的制备方法，包括以下步骤：
. 制取雾化合金粉末；
.将雾化合金粉末与碳酸氢铵混合均匀，并加工成坯件；
.将上述坯件烧结，形成具有孔洞的多孔本体；
.将焊剂置入多孔本体的孔洞中；
.将步骤制得的多孔本体放入温水槽中，清洗表面多余焊剂，烘干表面水分、包装。
步骤①中使用以氩气或氮气为介质制取的雾化合金粉末，要求粉末粒度为80目，粉末中氧含量在200ppm，过高的氧含量会产生较多的杂质，影响钎料的流动性以及焊缝质量；合金粉末成分的重量份数为：铜50份，锌30份，锡0份，银0份。
步骤②中将93重量份的雾化合金粉末与7重量份的碳酸氢铵混合均匀通过模具，制备出所需的环状坯件；将步骤②中制得的环状坯件进入氢气气氛炉烧结，烧结温度为500℃，到达温度后保温0.5小时，得到孔隙度在30%的多孔本体。
步骤中将烧结好的多孔本体埋入焊剂中放入真空炉，当真空度达到1×10-2后加热使焊剂完全融化，保温10分钟，打开真空阀，大气压力会使熔融的焊剂被吸入多孔本体中；其中，焊剂成分的重量份为氟硼酸盐80份，硼酐20份，焊剂的加热温度为300℃。
实施例6  一种自钎性钎料的制备方法，包括以下步骤：
①.使用以氩气或氮气为介质制取的雾化合金粉末，要求粉末粒度为100目，粉末中氧含量在1500ppm；合金粉末成分的重量份数为：铜53份，锌33份，锡3份，银3份。
②.将94重量份的雾化合金粉末与6重量份的碳酸氢铵混合均匀通过油压机挤压，制备出所需的片状坯件，进入氢气气氛炉烧结，烧结温度为600℃，到达温度后保温1小时，得到孔隙度在40%的多孔本体。
③.将烧结好的多孔本体埋入焊剂中放入真空炉，当真空度达到1.5×10-2后加热使焊剂完全融化，保温10分钟，打开真空阀，使熔融的焊剂被吸入多孔本体中；其中，焊剂成分的重量份为氟硼酸盐83份，硼酐17份，焊剂的加热温度为310℃。
④.将制得的多孔本体放入温水槽中清洗，去除表面附着的焊剂，烘干表面水分、包装。
实施例7  一种自钎性钎料的制备方法，包括以下步骤：
①.使用以氩气或氮气为介质制取的雾化合金粉末，要求粉末粒度为150目，粉末中氧含量在3000ppm；合金粉末成分的重量份数为：铜56份，锌36份，锡6份，银6份。
②.将95重量份的雾化合金粉末与5重量份的碳酸氢铵混合均匀通过轧片机，制备出所需的片状坯件；进入氢气气氛炉烧结，烧结温度为700℃，到达温度后保温1.5小时，得到孔隙度在50%的多孔本体。
③.将烧结好的多孔本体埋入焊剂中放入真空炉，当真空度达到2×10-2后加热使焊剂完全融化，保温15分钟，打开真空阀，使熔融的焊剂被吸入多孔本体中；其中，焊剂成分的重量份为氟硼酸盐88份，硼酐12份，焊剂的加热温度为325℃。
④.将制得的多孔本体放入温水槽中清洗，去除表面附着的焊剂，烘干表面水分、包装。
实施例8  一种自钎性钎料的制备方法，包括以下步骤：
①.使用以氩气或氮气为介质制取的雾化合金粉末，要求粉末粒度为200目，粉末中氧含量在4000ppm；合金粉末成分的重量份数为：铜60份，锌40份，锡10份，银10份。
②. 将97重量份的雾化合金粉末与3重量份的碳酸氢铵混合均匀通过拉丝机挤压，制备出所需的丝状坯件，进入氢气气氛炉烧结，烧结温度为800℃，到达温度后保温2小时，得到孔隙度在65%的多孔本体。
③. 将烧结好的含有孔洞的多孔本体埋入熔化的焊剂中，加热焊剂至350℃，使焊剂完全融化，直至焊剂在虹吸的作用下吸入到多孔本体中。其中，焊剂成分的重量份为氟硼酸盐90份，硼酐10份。
④.将制得的多孔本体放入温水槽中清洗，去除表面附着的焊剂，烘干表面水分、包装。
需要说明的是，真空填充方式为本发明中焊剂的优选置入方式。
使用本发明制备的自钎钎料，在500-700℃即可熔化，与含银量30-40%的钎料的熔化温度相当，并且与镀Zn钢管的基体润湿性良好。

Claims (10)

1.一种自钎性钎料，其特征在于，包括合金烧结成型的多孔本体和本体孔内的焊剂。
2.根据权利要求1所述的自钎性钎料，其特征在于，所述的多孔本体的合金成分以重量份算包括铜50-60份，锌30-40份，锡0-10份，银0-10份。
3.一种自钎性钎料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
. 制取雾化合金粉末；
.将93-97份雾化合金粉末与3-7重量份的碳酸氢铵混合均匀，并加工成坯件；
.将上述坯件烧结，形成具有孔洞的多孔本体；
.将焊剂置入多孔本体的孔洞中；
.将步骤制得的多孔本体放入温水槽中，清洗表面多余焊剂，烘干水分、包装。
4.根据权利要求3所述的一种自钎性钎料的制备方法，其特征在于，步骤中雾化合金粉末至少包括以下成分的重量份：铜50-60份，锌30-40份，锡0-10份，银0-10份。
5.根据权利要求3或4任一项所述的一种自钎性钎料的制备方法，其特征在于，雾化合金粉末是以氩气或氮气为介质制取而成，要求粉末中氧含量在200ppm—4000ppm，合金粉末粒度为80-200目。
6.根据权利要求3所述的一种自钎性钎料的制备方法，其特征在于，步骤中加工成坯件的具体过程是：通过挤压或轧制或压制或模具松装的方法制备出所需的丝或片或环。
7.根据权利要求3所述的一种自钎性钎料的制备方法，其特征在于，步骤中烧结的具体过程是：将成型的坯件进入氢气气氛炉烧结，烧结温度根据钎料配方不同在500℃—800℃，到达温度后保温0.5-2小时。
8.根据权利要求3所述的一种自钎性钎料的制备方法，其特征在于，
步骤④采用真空填充的方式将焊剂吸入多孔本体中，具体过程是：将烧结好的含有孔洞的多孔本体埋入焊剂中放入真空炉，抽真空后加热至300-350℃，使焊剂完全融化，保温5-20分钟，打开真空阀，大气压力会使熔融的焊剂被吸入多孔本体中。
9.根据权利要求8所述的一种自钎性钎料的制备方法，其特征在于，抽真空后真空炉中的真空度为1×10-2~3×10-2。
10.根据权利要求3所述的一种自钎性钎料的制备方法，其特征在于，步骤④采用自身虹吸的方式将焊剂吸入多孔本体中，具体过程是：将烧结好的含有孔洞的多孔本体埋入熔化的焊剂中，加热焊剂至300-350℃，使焊剂完全融化，直至焊剂在虹吸的作用下吸入到多孔本体中。
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