CN109434318A - 一种锡黄铜合金焊料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锡黄铜合金焊料，该黄铜合金含有：61.5‑63wt.％的Cu、0.7‑1.0wt.％的Sn、0.4‑0.8wt.％的Si、0.02‑0.2wt.％的Ni、0.02‑0.2wt.％的Al、0.02‑0.15wt.％的As、0.02‑0.2wt.％的Ti，其余为Zn和不可避免的杂质，其中Cu和Zn总含量大于97.0wt.％。本发明合金具有良好的焊接性能和力学性能，特别适合于黄铜材料的补焊和黄铜对接结构焊接。

Description

一种锡黄铜合金焊料
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种锡黄铜合金焊料。
背景技术
黄铜具有良好的铸造性能、锻造性能、易加工性能、耐腐蚀性能、杀菌性能等。黄铜已被作为一种重要的基础材料用于电气、机械、水暖等各个领域。然而铸造容易产生一些表面小气孔，黄铜对接结构(如黄铜管与黄铜锻件、黄铜管与黄铜铸件、黄铜锻件与黄铜铸件、黄铜锻件与黄铜锻件、黄铜铸件与黄铜铸件)焊接的焊缝处也容易产生气孔，虽然上述气孔不会影响产品的正常使用，但是影响后续的表面处理。因此一旦产生表面气孔，正常情况下只能进行报废处理，导致大量的成本浪费。目前处理状况：1.有部分厂家采用S221或S224焊料对黄铜铸件气孔部位进行补焊处理，但是效果不理想，主要是存在焊接气孔、抛光后焊点变形或电镀后焊接部位与母材有色差等缺陷；2.黄铜对接结构焊接采用钎焊方式，焊缝处存在焊接气孔多和镀后焊缝与母材有色差等缺陷。如何提供一种适合于黄铜铸件补焊及黄铜对接结构焊接的材料，是本领域的急需解决的技术难题。
发明内容
本发明是提供一种锡黄铜合金焊料，具有很好的焊接性能，不易产生气孔，焊点抛光不变形，电镀后焊接部位与母材无色差。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
本发明提供一种锡黄铜合金焊料，该锡黄铜合金焊料含有：61.5-63wt.％的Cu、0.7-1.0wt.％的Sn、0.4-0.8wt.％的Si、0.02-0.2wt.％的Ni、0.02-0.2wt.％的Al、0.02-0.15wt.％的As、0.02-0.2wt.％的Ti，其余为Zn和不可避免的杂质，其中Cu和Zn总含量大于97.0wt.％。
优选地，在上述锡黄铜合金焊料中，Cu的含量为62-63wt.％；
优选地，在上述锡黄铜合金焊料中，Sn的含量为0.8-0.9wt.％；
优选地，在上述锡黄铜合金焊料中，Si的含量为0.53-0.75wt.％；
优选地，在上述锡黄铜合金焊料中，Ni的含量为0.12-0.2wt.％；
优选地，在上述锡黄铜合金焊料中，Al的含量为0.05-0.12wt.％；
优选地，在上述锡黄铜合金焊料中，As的含量为0.05-0.12wt.％；
优选地，在上述锡黄铜合金焊料中，Ti的含量为0.04-0.12wt.％；
优选地，在上述锡黄铜合金焊料中，Cu和Zn总含量大于97.5wt.％。
在本发明的一个优选的技术方案中，所述锡黄铜合金焊料由以下成分组成：Cu62-63wt.％、Si 0.53-0.75wt.％、Sn 0.8-0.9wt.％、Ni 0.12-0.2wt.％、Al 0.05-0.13wt.％、As 0.05-0.12wt.％、Ti 0.04-0.12wt.％，Cu和Zn总含量大于97.5wt.％。
以下将对本发明进行详细描述。
在本发明的锡黄铜合金焊料中，锡是主要合金元素，其作用主要是提高熔池金属的流动性和焊缝金属的耐腐蚀性能。但锡在铜和锌中固溶度非常小，加入过多的锡会和铜形成金属间化合物，使焊料变脆，因此Sn含量应控制在0.7-1.0wt.％。
添加硅，可在焊接黄铜时防止锌的蒸发、氧化，降低烟雾，提高熔池金属的流动性。但硅含量不易过高，当大于0.8wt.％时，会使SiO2薄膜增厚，影响熔池中氢气的排放，反而引起气孔。为了保证合金的性能和更低的成本，Si含量应控制在0.4-0.8wt.％。
添加Ni元素可以提高合金强度、韧性及耐腐蚀性，尤其是可增强黄铜的抗脱锌及抗应力腐蚀破裂能力。
钛和铝除了加强脱氧以外，还能细化焊缝晶粒，提高焊缝金属的塑性、韧性。
添加微量砷能够抑制脱锌，进一步提高焊缝金属的耐腐蚀性能。
本发明的合金具有成本低和焊接性能良好的特性。
具体而言，与现有标准牌号焊料相比，本发明的锡黄铜合金焊料的焊接性能明显改善，焊缝处不易产生气孔，焊接产品良品率得到了显著提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。
实施例
依据表1成分制备本发明合金1-10，按照常规的焊丝制备方法进行挤压、拉丝制得Φ2mm黄铜焊丝。对比合金1和对比合金2分别为市场上购买Φ2mm的S221锡黄铜焊丝和S224硅黄铜焊丝。
本发明合金1-10与现有的S221及S224(即对比合金1和对比合金2)焊料成分及性能见表1。
1.熔点测试
按照GB/T1425-1999进行，采用差热分析仪测量，在Ar氛围中，以10℃/min的速率从室温升至1000℃，测得材料熔点。
2.焊接测试
管件对接试样：焊接母材为直径为28mm壁厚1mm的H63铜管对接，采用直流氩弧焊。每种合金都进行20件黄铜管焊接试验，焊接后对焊接处进行抛光检验。评价标准为焊点及热影响区是否出现裂纹和气孔，无裂纹、无气孔为合格。
铸件气孔试样：焊接母材为抛光后存气孔(0.5-1mm)的HPb59-1黄铜铸件，采用直流氩弧焊进行补焊。每种合金都进行20件黄铜铸件补焊试验，补焊后对焊点位置进行抛光检验。评价标准为补焊点抛光后是否存在变形、气孔等不良，无变形、无气孔为合格。
3.接头强度测试
采用电子万能试验机，在室温下对焊接铜管进行拉伸试验，测试各合金的接头强度。
表1本发明的合金和现有的对比合金的成分及性能比较
综上，本发明合金具有比现有合金更好的焊接性能，特别适合于黄铜材料的补焊和黄铜对接结构焊接，提高补焊和对接焊接的良品率。
上述实施例用于解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锡黄铜合金焊料，该锡黄铜合金焊料含有61.5-63wt.％的Cu、0.7-1.0wt.％的Sn、0.4-0.8wt.％的Si、0.02-0.2wt.％的Ni、0.02-0.2wt.％的Al、0.02-0.15wt.％的As、0.02-0.2wt.％的Ti，其余为Zn和不可避免的杂质，其中Cu和Zn总含量大于97.0wt.％。
2.根据权利要求1所述的锡黄铜合金焊料，其特征在于，该合金焊料中Cu的含量为62-63wt.％。
3.根据权利要求1或2所述的锡黄铜合金焊料，其特征在于，该合金焊料中Sn的含量为0.8-0.9wt.％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的锡黄铜合金焊料，其特征在于，该合金焊料中Si的含量为0.53-0.75wt.％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的锡黄铜合金焊料，其特征在于，该合金焊料中Ni的含量为0.12-0.2wt.％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的锡黄铜合金焊料，其特征在于，该合金焊料中Al的含量为0.05-0.12wt.％。
7.根据权利要求1-6任一项所述的锡黄铜合金焊料，其特征在于，该合金焊料中As的含量为0.05-0.12wt.％。
8.根据权利要求1-7任一项所述的锡黄铜合金焊料，其特征在于，该合金焊料中Ti的含量为0.04-0.12wt.％。
9.根据权利要求1-8任一项所述的锡黄铜合金焊料，其特征在于，在上述黄铜合金焊料中，Cu和Zn总含量大于97.5wt.％。
10.一种锡黄铜合金焊料，该黄铜合金焊料含有Cu 62-63wt.％、Si 0.53-0.75wt.％、Sn 0.8-0.9wt.％、Ni 0.12-0.2wt.％、Al 0.05-0.12wt.％、As 0.05-0.12wt.％、Ti 0.04-0.12wt.％，Cu和Zn总含量大于97.5wt.％。
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