CN110170763B - 铜-铝低温焊料 - Google Patents

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    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
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Abstract

本发明公开了一种铜‑铝低温焊料。铜‑铝低温焊料由由包括Zn、Al、Ag和稀土金属制得的合金材料。本发明焊接时焊液的润湿性、渗透性、流动性较好，焊接后焊料与母材的结合强度提高，焊接处外观不出现气孔、凹陷和起皮，焊件质量较好，焊件报废率降低，焊接效率提高，降低生产成本，焊接处的耐高温性、耐冲击性和耐腐蚀性提高，焊接处在高温环境中和受外力冲击时不易出现裂纹，在腐蚀性环境中不易被腐蚀，延长了焊件的使用寿命。

Description

铜-铝低温焊料
技术领域
本发明涉及低温焊料技术领域，特别是一种铜-铝低温焊料。
背景技术
由于铜的价格是的铝价格的三倍多，所以很多厂家都在进行技术更改，把工件中可用铝材替代的部分尽量用铝材替代，不可替代部分仍用铜材，这样就需要利用铜铝焊料将两种材料焊接起来，铜铝焊料就是用于解决铜和铝焊接问题的一类材料。铜铝焊料是用于填加到焊缝、堆焊层和钎缝中的金属合金材料的总称。现有的用于制冷、机械用高压管材及延伸产品---冰箱、冷柜、空调蒸发器、冷凝器中铜铝材料之间焊接的焊料，主要成分为Al、Zn、Ag，这种焊料焊接时焊液的润湿性、渗透性、流动性不够好，焊接后焊料与母材的结合强度不够，焊接处外观有明显的气孔、凹陷和起皮，焊件品质较差，有15％左右的不良率，造成焊件报废和返工，焊件报废率高、焊接效率低，增加生产成本，并且，该焊料的耐高温性能不足，在高温焊接时易起皮，焊接处的耐冲击性和耐腐蚀性能不足，受外力冲击时易出现裂纹，在腐蚀性环境中易被腐蚀，缩短了焊件的使用寿命。
因此，现有的用于制冷、机械用高压管材及延伸产品---冰箱、冷柜、空调蒸发器、冷凝器中铜铝材料之间焊接的主要成分为Al、Zn、 Ag的焊料，用于焊接时，焊件品质较差，焊件报废率高，焊接效率低，生产成本较高，焊件的使用寿命短。
发明内容
本发明的目的，在于提供了一种铜-铝低温焊料及铜-铝低温药芯焊丝。本发明用于焊接时，焊件品质较好，焊件报废率低，焊接效率高，生产成本降低，焊件的使用寿命延长。
本发明的技术方案：铜-铝低温焊料，由Zn、Al、Ag和稀土金属制得的合金材料。
前述的铜-铝低温焊料中，由以下重量百分比的原料制得的合金材料，Al 16％-22％，Ag 1％-2.5％，稀土金属0.1％-0.8％，余量为Zn。
前述的铜-铝低温焊料中，由以下重量百分比的原料制得的合金材料，Al 18％-20％，Ag 1.5％-2％，稀土金属0.15％-0.5％，余量为Zn。
前述的铜-铝低温焊料中，由以下重量百分比的原料制得的合金材料，Al 19％，Ag1.8％，稀土金属0.3％，余量为Zn。
前述的铜-铝低温焊料中，所述稀土金属为La、Ce、Pr、Nd、Pm、 Sm和Eu中的一种或多种。
与现有技术比较，本发明调整了铜-铝低温焊料的配方，在配方中添加了稀土金属，并对焊料中其他金属的用量进行了调整，使得本发明焊接时焊液的润湿性、渗透性、流动性更好，焊液的渗透深度增加了30％，焊液的流动性可增加1.8倍，焊接后焊料与母材的结合强度可提高1.5倍，焊接处外观无气孔、凹陷和起皮，提高了焊件质量，提高了焊接合格率，降低了焊接报废率，提高了焊接效率，降低了生产成本，焊接处在高温环境、外力冲击下不易出现裂纹，焊接处在腐蚀性环境中不易腐蚀，焊接处的耐腐蚀性能、耐冲击性能和耐高温性能提高，延长了焊件的使用寿命。本发明用于焊接时，焊件品质较好，焊件报废率低，焊接效率高，生产成本降低，焊件的使用寿命延长。
附图说明
图1为将实施例5的焊料用于铜管和铝管焊接的焊接外观；
图2为将对比例的焊料用于铜管和铝管焊接的焊接外观；
图3为将实施例5的焊料用于铜管和铝管焊接的焊液渗透示意图；
图4为将对比例的焊料用于铜管和铝管焊接的焊液渗透示意图；
图5为将实施例5的焊料用于铜管和铝管焊接的焊液流动示意图；
图6为将对比例的焊料用于铜管和铝管焊接的焊液流动示意图；
图7为将实施例5的焊料用于铜管和铝管焊接的焊接处的盐雾腐蚀爆破图；
图8为将对比的焊料用于铜管和铝管焊接的焊接处的盐雾腐蚀爆破图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。铜-铝低温焊料，由以下重量百分比的原料制得的合金材料，Al 16％，Ag1％，La 0.1％，余量为Zn。
实施例2。铜-铝低温焊料，由以下重量百分比的原料制得的合金材料，Al 22％，Ag2.5％，Ce 0.8％，余量为Zn。
实施例3。铜-铝低温焊料，由以下重量百分比的原料制得的合金材料，Al 18％，Ag1.5％，稀土金属0.15％，余量为Zn，所述稀土金属为La和Nd的混合物，La和Nd的质量比为1:4。
实施例4。铜-铝低温焊料，由以下重量百分比的原料制得的合金材料，Al 20％，Ag2％，Eu 0.5％，余量为Zn。
实施例5。铜-铝低温焊料，由以下重量百分比的原料制得的合金材料，Al 19％，Ag1.8％，Ce 0.3％，余量为Zn。本实施例在配方中添加了稀土金属，并对焊料中Al、Ag、Zn的用量都进行了调整。
实施例6。铜-铝低温焊料制得的铜-铝低温药芯焊丝，所述铜- 铝低温药芯焊丝的皮材为铜-铝低温焊料，由以下重量百分比的原料制得的合金材料，Al 19％，Ag 1.8％，Ce0.3％，余量为Zn，所述铜- 铝低温药芯焊丝的皮材的内部灌注有铝钎剂和芯部焊剂。
所述芯部焊剂为CsAlF4。
所述铝钎剂和芯部焊剂的质量占比为20-30％。
所述铜-铝低温药芯焊丝的皮材的内径为1.3-1.5mm，所述铜-铝低温药芯焊丝的皮材的外径为2.0mm。
对比例。铜-铝低温焊料，由以下重量百分比的原料制得的合金材料，Al 20％，Ag2％，余量为Zn。
将实施例5的焊料用于铜管和铝管焊接的焊接外观见图1；将对比例的焊料用于铜管和铝管焊接的焊接外观见图2。图1中焊接外观无气孔，无凹陷、冷却后不会起皮；图2中焊接外观有明显的气孔、凹陷和起皮。
将实施例5的焊料用于铜管和铝管焊接的焊液渗透示意图见图 3，将对比例的焊料用于铜管和铝管焊接的焊液渗透示意图见图4。图3中焊液渗透深度为6.9792mm，同时从图中也可看出焊接外观没有气孔；图4中焊液渗透深度为5.2416，同时从图中也可看出焊接外观有明显的气孔。
将实施例5的焊料用于铜管和铝管焊接的焊液流动示意图见图 5，将对比例的焊料用于铜管和铝管焊接的焊液流动示意图见图6。图5中焊液的流动距离为6.1308，图6中焊液的流动距离为2.3965。
对利用实施例1-5和对比例中的焊料焊接的铜管和铝管(铜管套接铝管)进行做拉拔实验，测得实施例1-5的焊接处的结合强度比对比例的焊接处结合强度提高了1.2-1.5倍。
将本发明和对比例的焊料用于铜管和铝管焊接，用实施例5中的焊料和对比例的焊料分别焊接100件，焊件的合格和报废情况见表1。
表1本发明和对比例的焊接合格、报废情况
焊料 报废率％ 合格率％
实施例5的焊料 0.1％ 99.7％
对比例的焊料 3％ 83％
将本发明和对比例的焊料用于铜管和铝管焊接，用实施例5中的焊料和对比例的焊料分别焊接50件，高温焊接时出现起皮的情况见表2。
表2本发明和对比例焊接时的耐高温情况
Figure BDA0002082148910000051
将本发明和对比例的焊料用于铜管和铝管焊接，用实施例5中的焊料和对比例的焊料分别焊接50件，将100件焊件用同样力度做敲击实验测试其耐冲击性，焊接处出现裂纹的情况见表3。
表3本发明和对比例的耐冲击性情况
Figure BDA0002082148910000052
Figure BDA0002082148910000061
将实施例5的焊料和对比例的焊料置于酸性盐雾环境中500h后进行爆破试验，实施例5的焊料的爆破值为11.96，对比例的焊料为 11.86，结果表明本发明的耐腐蚀性更好，具体见图7和图8。
以上将实施例中的焊料和对比例中焊料用于铜管和铝管焊接的焊接手法一致。以上实施例中本发明焊料和对比例焊料对比试验条件一致。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.铜-铝低温焊料，其特征在于：由Zn、Al、Ag和稀土金属制得的合金材料；所述合金材料由以下重量百分比的原料制得，Al：16%-22%，Ag：1%-2.5%，稀土金属： 0.1%-0.8%，余量为Zn。
2.根据权利要求1所述的铜-铝低温焊料，其特征在于：由以下重量百分比的原料制得的合金材料，Al 18%-20%，Ag 1.5%-2%，稀土金属 0.15%-0.5%，余量为Zn。
3.根据权利要求2所述的铜-铝低温焊料，其特征在于：由以下重量百分比的原料制得的合金材料，Al 19%，Ag 1.8%，稀土金属 0.3%，余量为Zn。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的铜-铝低温焊料，其特征在于：所述稀土金属为La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm和Eu中的一种或多种。
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