CN1775459A - 含镓、铟和铈的无镉银钎料 - Google Patents
含镓、铟和铈的无镉银钎料 Download PDFInfo
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Abstract
一种含镓、铟和铈的无镉银钎料，属于焊接材料。其组成为(按重量)26.0～32.0％铜(Cu)、24.0～32.0％锌(Zn)、2.0～6.0％锡(Sn)、2.0～5.0％镓(Ga)、0.2～2.0％铟(In)、0.002～0.10％铈(Ce)，余为银(Ag)。本发明的优点：1)成份中不再含有有毒的镉元素，能确保操作者的安全和避免对环境的影响；2)完全可替代BAg45CuZnCd及BAg40CuZnCdNi的银钎料，对母材润湿性、铺展性优良、钎缝力学性能(σb、τ)好；3)锡、镓、铟取量合适，能有效地降低主成分合金(Ag－Cu－Zn合金)的熔点，加入了稀土元素铈，得以细化钎料的晶粒，提高钎料的塑性和综合力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种含镓、铟和铈的无镉银钎料，特别是一种适用于紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金等金属材料钎焊的无镉银钎料，属于焊接材料。
背景技术
目前使用的银钎料主要为BAg45CuZnCd和BAg40CuZnCdNi，其中：BAg45CuZnCd的化学成分中含有23.0％-25.0％的镉(Cd)，BAg40CuZnCdNi的化学成分中含有25.1％-26.5％的镉(Cd)。由于欧盟“WEEE”和“ROHS”双指令的颁布，并将于2006年7月1日起实施。因此，含镉的材料将不允许在许多家电生产中使用，这对于保护操作者的身体安全和消除对环境的污染不失为是福音，但对于焊接材料的生产厂商而言，无疑是挑战。鉴于此，作为焊接材料的生产厂商，为顺时适势而必须注力于无镉银钎料的研发。毋庸置疑，以具有良好的钎焊性能、合适的固-液相线温度、并且具有与传统的含镉银钎料(BAg45CuZnCd及BAg40CuZnCdNi)相当的综合性能、适合于紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金等金属材料钎焊的无镉银钎料来替代前述的含镉银钎料是业界所追求的方向。
发明内容
本发明的任务是要提供一种能在钎焊过程中以及钎焊后的焊接部位完全没有有毒元素镉、钎焊性能和综合力学性能优良的含镓、铟和铈的无镉银钎料。
本发明的任务是这样来完成的，一种含镓、铟和铈的无镉银钎料，其组成为(按重量)26.0～32.0％铜(Cu)、24.0～32.0％锌(Zn)、2.0～6.0％锡(Sn)、2.0～5.0％镓(Ga)、0.2～2.0％铟(In)、0.002～0.10％铈(Ce)，余为银(Ag)。
本发明具有的优点：1)成份中不再含有有毒的镉元素，能确保操作者的安全和避免对环境的影响；2)完全可替代BAg45CuZnCd及BAg40CuZnCdNi的银钎料，对母材润湿性、铺展性优良、钎缝力学性能(σb、τ)好；3)锡(Sn)、镓(Ga)、铟(In)的取量合适，能有效地降低主成分合金(Ag-Cu-Zn合金)的熔点，且得以改善在紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金上的润湿性，同时加入了稀土元素铈(Ce)，得以细化钎料的晶粒，提高钎料的塑性和综合力学性能。
具体实施方式
1)、使用市售的白银、电解铜、锌锭、锡锭、金属镓、金属铟、金属铈，按上述配比，采用常规的中频冶炼炉冶炼、浇铸，然后通过挤压、拉拔，即得到所需要的钎料丝材；2)、根据生产需要，可将锡锭、金属镓、金属铟、金属铈分别预先冶炼成合金，然后加入银-铜-锌合金中冶炼、浇铸，再通过挤压、拉拔，即得到所需要的钎料丝材。所得到的钎料丝材的固相线温度在640℃～650℃范围、液相线温度在685℃～710℃范围；配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊材料为下列组合：紫铜-黄铜、黄铜-碳钢、不锈钢-镍基合金，σb＝180～380MPa范围，τ＝160～300MPa范围。
采用常规的中频冶炼炉冶炼、浇铸，然后通过挤压、拉拔，即得到所需要的钎料丝材；本发明的含镓和铈的无镉银钎料以BAg45CuZnCd及BAg40CuZnCdNi为参照物，配合FB102银钎剂(QJ102银钎焊熔剂)，钎焊紫铜-黄铜、黄铜-碳钢、不锈钢-镍基合金等材料组合时，对母材的润湿性、铺展性与之相当，钎缝力学性能与之相当(σb＝180～380MPa范围，τ＝160～300MPa范围)。本发明的含镓、铟和铈的无镉银钎料完全没有有害元素镉，有效地保护了操作者的身体安全，消除了对环境的污染。钎料的钎缝力学性能指标与BAg45CuZnCd及BAg40CuZnCdNi钎料相当，因此本发明的钎料完全可以作为BAg45CuZnCd及BAg40CuZnCdNi钎料的替代品而应用于制冷部件之类的生产行业。
实施例1：
按重量百分数配比，其成分为：30.0％铜(Cu)，27.0％锌(Zn)，4.0％锡(Sn)，3.0％镓(Ga)，1.2％铟(In)，0.02％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在645℃左右、液相线温度在685℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝200±15MPa，τ＝180±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例2：
按重量百分数配比，其成分为：26.0％铜(Cu)，29.0％锌(Zn)，6.0％锡(Sn)，5.0％镓(Ga)，1.8％铟(In)，0.10％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在640℃左右、液相线温度在685℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝320±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例3：
按重量百分数配比，其成分为：26.0％铜(Cu)，29.0％锌(Zn)，6.0％锡(Sn)，5.0％镓(Ga)，1.8％铟(In)，0.002％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在640℃左右、液相线温度在685℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝320±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例4：
按重量百分数配比，其成分为：30.0％铜(Cu)，27.0％锌(Zn)，2.0％锡(Sn)，5.0％镓(Ga)，2.0％铟(In)，0.005％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在640℃左右、液相线温度在685℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝300±15MPa，τ＝230±10MPa)。
实施例5：
按重量百分数配比，其成分为：30.0％铜(Cu)，27.0％锌(Zn)，3.0％锡(Sn)，5.0％镓(Ga)，0.2％铟(In)，0.02％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟和铈的无镉银钎料”固相线温度在645℃左右、液相线温度在690℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝305±15MPa，τ＝230±10MPa)。
实施例6：
按重量百分数配比，其成分为：30.0％铜(Cu)，27.0％锌(Zn)，4.0％锡(Sn)，3.0％镓(Ga)，1.0％铟(In)，0.025％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在645℃左右、液相线温度在685℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝310±15MPa，τ＝230±10MPa)。
实施例7：
按重量百分数配比，其成分为：32.0％铜(Cu)，24.0％锌(Zn)，5.5％锡(Sn)，3.5％镓(Ga)，0.5％铟(In)，0.035％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在640℃左右、液相线温度在690℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例8：
按重量百分数配比，其成分为：26.0％铜(Cu)，29.0％锌(Zn)，5.5％锡(Sn)，4.5％镓(Ga)，1.5％铟(In)，0.035％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在640℃左右、液相线温度在685℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝365±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例9：
按重量百分数配比，其成分为：27.0％铜(Cu)，28.0％锌(Zn)，3.5％锡(Sn)，4.5％镓(Ga)，1.5％铟(In)，0.025％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在640℃左右、液相线温度在685℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝335±15MPa，τ＝240±10MPa)。
实施例10：
按重量百分数配比，其成分为：31.0％铜(Cu)，28.0％锌(Zn)，4.5％锡(Sn)，5.0％镓(Ga)，1.5％铟(In)，0.065％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在640℃左右、液相线温度在685℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝345±15MPa，τ＝240±10MPa)。
实施例11：
按重量百分数配比，其成分为：28.0％铜(Cu)，28.0％锌(Zn)，5.5％锡(Sn)，5.0％镓(Ga)，1.8％铟(In)，0.065％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在640℃左右、液相线温度在685℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝365±15MPa，τ＝290±10MPa)。
实施例12：
按重量百分数配比，其成分为：26.0％铜(Cu)，29.0％锌(Zn)，5.5％锡(Sn)，2.0％镓(Ga)，1.8％铟(In)，0.035％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在650℃左右、液相线温度在695℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝335±15MPa，τ＝230±10MPa)。
实施例13：
按重量百分数配比，其成分为：26.0％铜(Cu)，29.0％锌(Zn)，2.5％锡(Sn)，2.4％镓(Ga)，1.0％铟(In)，0.035％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟和铈的无镉银钎料”固相线温度在650℃左右、液相线温度在700℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝305±15MPa，τ＝240±10MPa)。
实施例14：
按重量百分数配比，其成分为：28.0％铜(Cu)，28.0％锌(Zn)，2.5％锡(Sn)，3.2％镓(Ga)，0.4％铟(In)，0.035％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在650℃左右、液相线温度在700℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝355±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例15：
按重量百分数配比，其成分为：28.0％铜(Cu)，29.0％锌(Zn)，5.5％锡(Sn)，4.2％镓(Ga)，0.2％铟(In)，0.035％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在640℃左右、液相线温度在685℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝325±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例16：
按重量百分数配比，其成分为：26.0％铜(Cu)，29.0％锌(Zn)，5.5％锡(Sn)，4.2％镓(Ga)，0.2％铟(In)，0.080％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在640℃左右、液相线温度在685℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝345±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例17：
按重量百分数配比，其成分为：28.0％铜(Cu)，29.0％锌(Zn)，3.5％锡(Sn)，4.2％镓(Ga)，0.2％铟(In)，0.065％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在640℃左右、液相线温度在685℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝335±15MPa，τ＝240±10MPa)。
实施例18：
按重量百分数配比，其成分为：32.0％铜(Cu)，28.0％锌(Zn)，3.0％锡(Sn)，2.0％镓(Ga)，1.0％铟(In)，0.065％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在640℃左右、液相线温度在685℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝335±15MPa，τ＝240±10MPa)。
实施例19：
按重量百分数配比，其成分为：30.0％铜(Cu)，30.0％锌(Zn)，0.065％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓、铟和铈的无镉银钎料固相线温度在650℃左右、液相线温度在710℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据：紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝335±15MPa，τ＝240±10MPa)。
显见，由本发明提供的含镓、铟和铈的无镉银钎料除了具有安全性、环保性外，对钎焊母材紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢、镍基合金分别都具有良好的润湿性能，因此上述实施例1至实施例19中的任何-种含镓、铟和铈的无镉银钎料，在钎焊紫铜-紫铜、紫铜-黄铜、黄铜-碳钢、黄铜-不锈钢、碳钢-不锈钢、碳钢-镍基合金、不锈钢-镍基合金、紫铜-镍基合金、黄铜-镍基合金等不同的组合材料(母材)时，对所钎焊的组合材料(母材)均具有良好的润湿性，且钎焊接头具有良好的综合力学性能。
Claims (1)
1、一种含镓、铟和铈的无镉银钎料，其特征在于其组成为(按重量)26.0～32.0％铜(Cu)、24.0～32.0％锌(Zn)、2.0～6.0％锡(Sn)、2.0～5.0％镓(Ga)、0.2～2.0％铟(In)、0.002～0.10％铈(Ce)，余为银(Ag)。
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