CN106346165A - 一种高锡银焊条及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高锡银焊条及其制备方法，属于银钎料及其加工技术领域。高锡银焊条主要由内芯和包覆在内芯表面的钎料层构成，内芯采用低锡含量银钎料，能保证焊丝的加工性能，而钎料层采用高锡含量的银钎料，能从整体上提高焊条锡含量，降低钎焊温度，节约生产成本。低锡含量银钎料与高锡含量银钎料按照一定的比例配料，从整体上看焊条的化学成分符合国标GB/T 10046‑2008中表2的要求。本发明中高锡银焊条的制备工艺简单、操作简便，能迅速将难加工钎料加工成所需尺寸。

Description

一种高锡银焊条及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高锡银焊条，同时还涉及高锡银焊条的制备方法，属于银钎料及其加工技术领域。
背景技术
银钎料是目前应用最为广泛的一类硬质钎料，特别是含镉银钎料，与无镉银钎料相比具有更低的固-液相线温度、良好的力学性能以及耐腐蚀性等，已广泛应用于航空航天、电子等领域。然而镉有毒、易挥发，在加工和使用过程中易对操作者健康产生危害，同时也易造成环境污染，在国外已被欧盟RoHS和WEEE明令禁止使用。
为寻找含Cd银钎料的替代钎料，国内外学者在无镉银钎料合金系选择方面做了深入而系统的研究，结果表明在BAgCuZn合金中单独添加Sn、Ni、Mn、Ga、In、P、稀土Ce或La等元素，或者复合添加两种及以上如Sn-In、Ga-In、Sn-Ga等元素，能够在不提高银含量的同时改善钎料的钎焊性能，有效替代含镉银钎料。其中Sn是应用较多的替代元素。国标GB/T10046-2008中规定有若干含Sn银钎料，具体见下表1，Sn含量在1.5％～5.5％范围内变动。
表1 国标GB/T 10046-2008中银钎料标准
在含Sn银钎料使用过程中，为降低钎料熔化温度、提高其润湿性能，使之达到与含Cd银钎料相当的水平，需进一步提高钎料中Sn的含量。但是高锡银焊条的脆性较大，钎料加工性能不足，无法做成焊条形状，因此不能满足钎焊电器电子等工件的焊接要求。公布号CN103480988A的发明专利公开了一种高锡银焊条的制备方法，包括：1)将原料铜与锡按重量比20:80雾化成合金粉末备用；2)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；3)待锌充分熔合后，将金属溶液静止30～60min后浇注成铸锭，铸锭粗车去外皮后入电阻炉，450～600℃均匀化退火4～8h，然后挤压成3.5mm厚的板带；4)将上述板带在线退火后多道次小变比轧制成0.2mm厚的薄带；5)将上述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。但是，该方法制备的焊条由以下几点不足：1)有缝焊条易吸潮、氧化；2)焊条内部易出现断芯现象；3)外皮与内芯的熔化温度相差较大，易造成熔化不均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种高锡银焊条。
同时，本发明再提供一种高锡银焊条的制备方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
高锡银焊条，主要由内芯和包覆在内芯表面的钎料层构成，内芯采用低锡含量银钎料，钎料层的原料为高锡含量银钎料和粘结剂，低锡含量银钎料与高锡含量银钎料按照一定的比例配料，从整体上看焊条的化学成分符合国标GB/T 10046-2008中表2的要求。
以质量百分数计，低锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag 20％～65％，Cu 20％～45％，Zn 10％～40％，Sn 0.5％～5.5％；高锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag 20％～65％，Cu 20％～45％，Zn 10％～40％，Sn 6％～20％。一般情况下，高锡与低锡含量银钎料中Ag、Zn的质量百分数保持一致，Cu、Sn的质量百分数相应增减。当Sn含量较低时，Cu的含量相应升高；而Sn含量较高时，Cu的含量相应降低。
优选的，以质量百分数计，低锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag 25％～60％，Cu22％～40％，Zn 14％～33％，Sn 1％～2％；高锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag 25％～60％，Cu 13％～27.5％，Zn 14％～33％，Sn 9.5％～19.5％。
所述高锡含量银钎料为粒径200～400目的粉料。
所述内芯的直径(即丝径)为1.0～3.0mm，钎料层的厚度为0.2～2mm。
所述低锡含量银钎料与高锡含量银钎料的质量比为1～4:3～1。
所述钎料层的原料组成为：以质量百分比计，乙基纤维素:丙酮:高锡含量银钎料＝1％～7.5％:7％～30％:65％～90％。粘结剂乙基纤维素和丙酮用以将银钎料固着在内芯上形成包覆层。
高锡银焊条的制备方法，包括以下步骤：
1)将低锡含量银钎料制成丝状内芯；同时将高锡含量银钎料与粘结剂混合，得到焊膏；
2)在内芯表面涂覆焊膏，定径后干燥，即形成钎料层，再切断，得到高锡银焊条。
以质量百分数计，步骤1)中低锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag 20％～65％，Cu 20％～45％，Zn 10％～40％，Sn 0.5％～5.5％；高锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag20％～65％，Cu 20％～45％，Zn 10％～40％，Sn 6％～20％。
优选的，步骤1)中低锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag 25％～60％，Cu 22％～40％，Zn 14％～33％，Sn 1％～2％；高锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag 25％～60％，Cu 13％～27.5％，Zn 14％～33％，Sn 9.5％～19.5％。
所述高锡含量银钎料为粒径200～400目的粉料。
步骤1)中低锡含量银钎料与高锡含量银钎料的质量比为1～4:3～1。
步骤1)中焊膏的原料组成为：以质量百分比计，乙基纤维素:丙酮:高锡含量银钎料＝1％～7.5％:7％～30％:65％～90％。乙基纤维素和丙酮为粘结剂组分，用以将银钎料固着在内芯上形成包覆层。
步骤1)中内芯的丝径为1.0～3.0mm；内芯在涂覆焊膏前需做校直处理。
步骤2)中涂覆焊膏的内芯通过定径模具定径。
步骤2)中形成的钎料层的厚度为0.2～2mm。
本发明的有益效果：
本发明中高锡银焊条主要由内芯和包覆在内芯表面的钎料层构成，内芯采用低锡含量的银钎料，能保证焊丝的加工性能，而钎料层采用高锡含量的银钎料，能从整体上提高焊条锡含量，降低钎焊温度，节约生产成本。
本发明中高锡银焊条的制备工艺简单、操作简便，能迅速将难加工钎料加工成所需尺寸。
具体实施方式
下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
直径2.5mm的BAg25Cu38Zn33Sn4焊条，由内芯和包覆在内芯表面的钎料层构成；内芯采用直径2.0mm的Ag25Cu40Zn33Sn2(密度8.73g/cm3)，钎料层的原料为高锡含量银钎料Ag25Cu27.5Zn33Sn14.5和粘结剂(乙基纤维素和丙酮)，以质量百分比计，乙基纤维素:丙酮:高锡含量银钎料＝2％:8％:90％，钎料层的厚度为0.5mm。
上述焊条的制备步骤为：
1)按照常规工艺将Ag25Cu40Zn33Sn2制成直径2.0mm的盘状焊丝；
将Ag25Cu27.5Zn33Sn14.5制成300目的粉料，与粘结剂调成焊膏(密度2.9g/cm3)备用；
2)盘状焊丝校直后穿过镀膏槽涂覆焊膏，镀覆后穿过直径2.5mm的定径模具，烘干后切断，即得。
实施例2
直径3.0mm的Bag30Cu32Zn33Sn5焊条，由内芯和包覆在内芯表面的钎料层构成；内芯采用直径2.5mm的Ag30Cu36Zn33Sn1(密度8.6g/cm3)，钎料层的原料为高锡含量银钎料Ag30Cu21Zn33Sn16和粘结剂(乙基纤维素和丙酮)，以质量百分比计，乙基纤维素:丙酮:高锡含量银钎料＝2.4％:9.6％:88％，钎料层的厚度为0.5mm。
上述焊条的制备步骤为：
1)按照常规工艺将Ag30Cu36Zn33Sn1制成直径2.5mm的盘状焊丝；
将Ag30Cu21Zn33Sn16制成300目的粉料，与粘结剂调成焊膏(密度2.86g/cm3)备用；
2)盘状焊丝校直后穿过镀膏槽涂覆焊膏，镀覆后穿过直径3.0mm的定径模具，烘干后切断，即得。
实施例3
直径2.5mm的BAg34Cu33Zn27Sn6焊条，由内芯和包覆在内芯表面的钎料层构成；内芯采用直径2.0mm的Ag34Cu38Zn27Sn1(密度8.76g/cm3)，钎料层的原料为高锡含量银钎料Ag34Cu19.5Zn27Sn19.5和粘结剂(乙基纤维素和丙酮)，以质量百分比计，乙基纤维素:丙酮:高锡含量银钎料＝2.4％:9.6％:88％，钎料层的厚度为0.5mm。
上述焊条的制备步骤为：
1)按照常规工艺将Ag34Cu38Zn27Sn1制成直径2.0mm的盘状焊丝；
将Ag34Cu19.5Zn27Sn19.5制成200目的粉料，与粘结剂调成焊膏(密度2.87g/cm3)备用；
2)盘状焊丝校直后穿过镀膏槽涂覆焊膏，镀覆后穿过直径2.5mm的定径模具，烘干后切断，即得。
实施例4
直径2.0mm的BAg40Cu27Zn28Sn5焊条，由内芯和包覆在内芯表面的钎料层构成；内芯采用直径1.0mm的Ag40Cu31Zn28Sn1(密度8.82g/cm3)，钎料层的原料为高锡含量银钎料Ag40Cu22.5Zn28Sn9.5和粘结剂(乙基纤维素和丙酮)，以质量百分比计，乙基纤维素:丙酮:高锡含量银钎料＝2％:8％:90％，钎料层的厚度为1.0mm。
上述焊条的制备步骤为：
1)按照常规工艺将Ag40Cu31Zn28Sn1制成直径1.0mm的盘状焊丝；
将Ag40Cu22.5Zn28Sn9.5制成400目的粉料，与粘结剂调成焊膏(密度2.93g/cm3)备用；
2)盘状焊丝校直后穿过镀膏槽涂覆焊膏，镀覆后穿过直径2.0mm的定径模具，烘干后切断，即得。
实施例5
直径2.0mm的BAg55Cu18Zn22Sn5焊条，由内芯和包覆在内芯表面的钎料层构成；内芯采用直径1.0mm的Ag55Cu22Zn22Sn1(密度9.15g/cm3)，钎料层的原料为高锡含量银钎料Ag55Cu13Zn22Sn10和粘结剂(乙基纤维素和丙酮)，以质量百分比计，乙基纤维素:丙酮:高锡含量银钎料＝2％:8％:90％，钎料层的厚度为1.0mm。
上述焊条的制备步骤为：
1)按照常规工艺将Ag55Cu22Zn22Sn1制成直径1.0mm的盘状焊丝；
将Ag55Cu13Zn22Sn10制成300目的粉料，与粘结剂调成焊膏(密度3.01g/cm3)备用；
2)盘状焊丝校直后穿过镀膏槽涂覆焊膏，镀覆后穿过直径2.0mm的定径模具，烘干后切断，即得。
实施例6
直径2.5mm的BAg60Cu20Zn14Sn4焊条，由内芯和包覆在内芯表面的钎料层构成；内芯采用直径1.5mm的Ag60Cu25Zn14Sn1(密度9.43g/cm3)，钎料层的原料为高锡含量银钎料Ag60Cu16.2Zn14Sn9.8和粘结剂(乙基纤维素和丙酮)，以质量百分比计，乙基纤维素:丙酮:高锡含量银钎料＝7％:28％:65％，钎料层的厚度为1mm。
上述焊条的制备步骤为：
1)按照常规工艺将Ag60Cu25Zn14Sn1制成直径1.5mm的盘状焊丝；
将Ag60Cu16.2Zn14Sn9.8制成300目的粉料，与粘结剂调成焊膏(密度3.08g/cm3)备用；
2)盘状焊丝校直后穿过镀膏槽涂覆焊膏，镀覆后穿过直径2.5mm的定径模具，烘干后切断，即得。

Claims (10)

1.高锡银焊条，其特征在于：包括内芯以及包覆在内芯表面的钎料层，内芯采用低锡含量银钎料，钎料层的原料为高锡含量银钎料和粘结剂；以质量百分数计，低锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag 20％～65％，Cu 20％～45％，Zn 10％～40％，Sn 0.5％～5.5％；高锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag 20％～65％，Cu 20％～45％，Zn 10％～40％，Sn 6％～20％。
2.根据权利要求1所述的高锡银焊条，其特征在于：以质量百分数计，低锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag 25％～60％，Cu 22％～40％，Zn 14％～33％，Sn 1％～2％；高锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag 25％～60％，Cu 13％～27.5％，Zn 14％～33％，Sn 9.5％～19.5％。
3.根据权利要求1或2所述的高锡银焊条，其特征在于：所述内芯的直径为1.0～3.0mm，钎料层的厚度为0.2～2mm。
4.根据权利要求1或2所述的高锡银焊条，其特征在于：低锡含量银钎料与高锡含量银钎料的质量比为1～4:3～1。
5.根据权利要求1或2所述的高锡银焊条，其特征在于：所述钎料层的原料组成为：以质量百分比计，乙基纤维素:丙酮:高锡含量银钎料＝1％～7.5％:7％～30％:65％～90％。
6.高锡银焊条的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将低锡含量银钎料制成丝状内芯；同时将高锡含量银钎料与粘结剂混合，得到焊膏；
2)在内芯表面涂覆焊膏，定径后干燥，即形成钎料层，再切断，得到高锡银焊条；
以质量百分数计，步骤1)中低锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag 20％～65％，Cu20％～45％，Zn 10％～40％，Sn 0.5％～5.5％；高锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag20％～65％，Cu 20％～45％，Zn 10％～40％，Sn 6％～20％。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中低锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag 25％～60％，Cu 22％～40％，Zn 14％～33％，Sn 1％～2％；高锡含量银钎料的化学组成主要为：Ag 25％～60％，Cu 13％～27.5％，Zn 14％～33％，Sn 9.5％～19.5％。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中低锡含量银钎料与高锡含量银钎料的质量比为1～4:3～1。
9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中焊膏的组成为：以质量百分比计，乙基纤维素:丙酮:高锡含量银钎料＝1％～7.5％:7％～30％:65％～90％。
10.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中内芯的丝径为1.0～3.0mm，步骤2)中钎料层的厚度为0.2～2mm。
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