CN111730242A - 一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料 - Google Patents

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郑斌
张理成
刘玉章
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Abstract

本发明是一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料。本发明的目的是针对现有的用于中央空调阀件及管路件的钎料所存在的熔点高、熔融溶液流动性不可控、焊接时熔融焊料溶液会从焊缝中溢出，并在焊接时容易造成局部区域温度偏高使阀件和管接头变形或过烧的不足之处，提供一种钎料熔点低、熔融焊料溶液流动性可控，在焊接铜及铜合金时，特别时在焊接中央空调阀件及管路件时不会出现熔融焊料溶液会从焊缝中溢出的低温硬钎料。本发明是通过如下技术方案实现的：一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料，该低温硬钎料的各组分质量百分比为：5.0～10.0wt.％的Ag，5.8～7.2wt.％的P，2.8～6.5wt.％的Sn，0.01～0.6wt.％的Sb，0.01～0.2wt.％的Si，0.001～0.1wt.％的稀土，余量为Cu。

Description

一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料
技术领域
本发明涉及材料焊接领域，特别是一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料。
背景技术
中央空调所用的铜及铜合金阀件、管接头的尺寸较一般家用空调要大，由于阀件、管接头的尺寸较大，故中央空调所用的铜及铜合金阀件、管接头的焊接间隙也较大，而现有的用于中央空调阀件及管路件的钎料熔点过高并熔融溶液流动性不可控，一方面，焊接时熔融焊料溶液会从焊缝中溢出，而外溢钎料会影响部件后续的装备和连接；另一方面，由于阀件和管接头的尺寸较大，焊接时采用熔点过高的钎料容易造成局部区域温度偏高，而使阀件和管接头变形或过烧，从而影响其外观和机械性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有的用于中央空调阀件及管路件的钎料所存在的熔点高、熔融溶液流动性不可控，焊接时熔融焊料溶液会从焊缝中溢出导致焊接件外观和性能受损，甚至报废，并在焊接时容易造成局部区域温度偏高使阀件和管接头变形或过烧的不足之处，提供一种钎料熔点低、熔融焊料溶液流动性可控，在焊接铜及铜合金时，特别时在焊接中央空调阀件及管路件时不会出现熔融焊料溶液会从焊缝中溢出的低温硬钎料。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料，该低温硬钎料的各组分质量百分比为：5.0～10.0wt.％的Ag，5.8～7.2wt.％的P，2.8～6.5wt.％的Sn，0.01～0.6wt.％的Sb，0.01～0.2wt.％的Si，0.001～0.1wt.％的稀土，余量为Cu。
在所述的一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料中，所述的钎料的组分Ag为IC-Ag99.99、IC-Ag99.95和IC-Ag99.90中的一种或一种以上。
在所述的一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料中，所述的钎料的组分P为工业赤磷和磷铜合金中的一种或一种以上。
在所述的一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料中，所述的钎料的组分Sn为Sn99.99A、Sn99.95A、Sn99.95AA、Sn99.90A、Sn99.90AA中的一种或一种以上。
在所述的一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料中，所述的钎料的组分Sb为Sb99.99、Sn99.95、Sn99.90中的一种或一种以上。
在所述的一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料中，所述的钎料的组分Si为Si-1、Si-2中的一种或一种以上。
在所述的一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料中，所述的钎料的组分稀土为纯镧、纯铈和镧铈混合稀土中的一种或一种以上。
在所述的一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料中，所述的钎料的组分Cu为Cu-CATH-1、Cu-CATH-2、Cu-CATH-3中的一种或一种以上。
本发明钎料的特点在于：钎料的熔点在硬钎料里极低，其固相线574～603℃，液相线661～673℃，最低钎焊温度为630～640℃，适合于焊接铜及铜合金，特别适用于焊料熔点要求低，焊接难度大的中央空调阀件及管路件的焊接；钎料含银量较低，相比BCu80AgP(大量使用国标铜基钎料，银含量15％，GBT6418-2008)，银含量大幅度降低，固相线低了40℃以上，液相线低了120摄氏度以上，熔点大幅度降低。
通过在上述成分范围内调整各组分的含量，钎料的流动性可以根据实际的焊接条件进行调节，焊接铜及铜合金时钎料可以很好的填满钎缝但不会出现钎料的外溢现象，焊缝美观，适合于中央空调阀件、管接头等价值高，外观性能要求较高的焊接。
本发明钎料的上述特点的原理是：
P、Cu是铜基钎料的主元素，其对钎料的加工性能和焊接性能有较大影响，为满足钎料在加工性能方面的要求，同时保证钎料熔点不会太高，P含量控制在5.8～7.2wt.％，铜为余量；
Ag加入Cu-P中可以降低钎料的熔化温度，改善钎料的润湿性，改善钎料的塑性和加工性能，综合考虑钎料的成本和钎焊性能，Ag的含量控制在5.0～10.0wt.％；
Sn可以显著降低钎料的熔点，提高钎料的流动性；常温下Sn在Cu中固溶度很小，容易与Cu形成化合物，降低了钎料的塑性和加工性能；为了材料的加工性能，Sn元素要根据P含量的高低进行添加(P越高，钎料塑性下降)，Sn含量控制在2.8～6.5wt.％；
Sb能与Cu、P形成固溶体，可以抑制Cu3P的形成，可以提升钎料的塑性和加工性能，同时Sb的添加可以提高钎料熔化后的粘稠度，可以抑制钎料从焊缝中溢出；Sb不能添加过多，容易过多降低钎料的流动性，造成焊接缺陷；综合考虑钎料的钎料的钎焊性能，Sb的含量控制在0.01～0.6wt.％；
微量的Si可以增加钎料的润湿性能，改善钎料熔化后的表面活性和焊缝的表面质量，在熔化后在其表面形成一层膜包裹钎料，使钎料不易从焊缝中溢出；同时，Si可以改善钎料的塑性和抗腐蚀能力；Si的含量控制在0.01～0.2wt.％；
微量的稀土元素可以显著降低钎料的表面张力，可以提高钎料的润湿性；同时，稀土作为形核质点，可以细化钎料合金的组织，提高钎料的均匀性，提高钎料的机械性能和润湿性；同时稀土元素容易与钎料中的有害元素Pb、Bi等形成化合物，消除有害元素对钎料润湿性和机械性能的损害。
本发明与现有含银铜基钎料，如BCu80AgP相比，在中央空调阀件及管路件焊接中，具有熔点低，不会出现钎料外溢现象的特点。
具体实施方式
钎料的制造：采用通用的铜基钎料感应熔炼、挤压、拉拔、制环(或校直切断)工艺制作。
本发明的实施例及现有含银铜基钎料的性能比较见表1。钎料的熔化温度采用差热分析仪测量(DTA)，升温速率为15℃/min，保护气体为N2。钎料的润湿性试验采用马弗炉进行，配合FB102钎剂，试验温度为800±10℃。钎料的填缝试验采用火焰钎焊进行，配合FB102钎剂。
表1：本发明钎料的实施例及与现有含银钎料的性能比较
Figure BDA0002548846340000031

Claims (8)

1.一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料，其特征在于该低温硬钎料的各组分质量百分比为：5.0～10.0wt.％的Ag，5.8～7.2wt.％的P，2.8～6.5wt.％的Sn，0.01～0.6wt.％的Sb，0.01～0.2wt.％的Si，0.001～0.1wt.％的稀土，余量为Cu。
2.根据权利要求1所述的一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料，其特征在于所述的钎料的组分Ag为IC-Ag99.99、IC-Ag99.95和IC-Ag99.90中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1或2所述的一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料，其特征在于所述的钎料的组分P为工业赤磷和磷铜合金中的一种或一种以上。
4.根据权利要求1或2所述的一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料，其特征在于所述的钎料的组分Sn为Sn99.99A、Sn99.95A、Sn99.95AA、Sn99.90A、Sn99.90AA中的一种或一种以上。
5.根据权利要求1或2所述的一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料，其特征在于所述的钎料的组分Sb为Sb99.99、Sn99.95、Sn99.90中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1或2所述的一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料，其特征在于所述的钎料的组分Si为Si-1、Si-2中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1或2所述的一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料，其特征在于所述的钎料的组分稀土为纯镧、纯铈和镧铈混合稀土中的一种或一种以上。
8.根据权利要求1或2所述的一种焊接铜及铜合金时无焊料外溢的低温硬钎料，其特征在于所述的钎料的组分Cu为Cu-CATH-1、Cu-CATH-2、Cu-CATH-3中的一种或一种以上。
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