CN1962160A - 一种含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料 - Google Patents

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Abstract

一种含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料，属于金属材料类及冶金领域的钎焊材料。其化学成分按质量百分数配比为：28.0％～35.0％的铜，28.0％～38.0％的锌，0.1％～2.5％的镓，0.1％～2.5％的铟，0.1％～2.5％的镍，0.002％～0.1％的铈，其余为银。优点：使用安全和有利于环保；可替代BAg35CuZnCd、BAg45CuZnCd银钎料；对母材具有良好的润湿性、铺展性和钎缝力学性能(σb、τ)；加入了适量的镓和铟，对原材料成本增加不多的情况下能降低本发明的钎料的熔点；加入适量的镍，改善钎料在紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金上的润湿性和钎焊接头的抗腐蚀性能，同时加入稀土元素铈，得以细化钎料的晶粒，提高钎料的塑性和综合力学性能。

Description

一种含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料
技术领域
本发明涉及一种含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料，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，属于金属材料类及冶金领域的钎焊材料。
背景技术
目前使用的银钎料BAg25CuZn、BAg45CuZn，其化学成分中含银量分别为25％、45％左右。虽然BAg25CuZn、BAg45CuZn银钎料性能优良，但是与含镉的BAg35CuZnCd、BAg45CuZnCd银钎料相比，其润湿性、铺展性都逊色得多，且固-液相线温度高出许多。如果摒弃使用前者(BAg25CuZn、BAg45CuZn)而选择使用后者(BAg35CuZnCd、BAg45CuZnCd)，那么又势必受到限制，原因在于：镉对操作者身体安全有影响及对环境具有污染，尤其是随着欧盟“ROHS”指令于2006年7月1日的实施，含镉材料正逐步禁止使用。因此，研究开发具有与BAg35CuZnCd、BAg45CuZnCd钎料相当或相同的综合性能、含银量在30％左右，固-液相线温度低于BAg25CuZn的无镉银钎料，不仅具有良好的实用性和重要的经济价值，而且具有保护环境的积极意义。
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的、钎焊性能优良、具有与传统的BAg35CuZnCd、BAg45CuZnCd钎料相当综合性能的含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料。
本发明的任务是这样来完成的。一种含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料，其化学成分按质量百分数配比为：28.0％～35.0％的铜(Cu)，28.0％～38.0％的锌(Zn)，0.1％～2.5％的镓(Ga)，0.1％～2.5％的铟(In)，0.1％～2.5％的镍(Ni)，0.002％～0.1％的铈(Ce)，其余为银(Ag)。
本发明具有以下优点：1)因成分中不再含有有毒的镉元素，故能保护操作者的身体安全和避免对环境产生影响；2)由于综合性能与传统的含银量为35％、45％的含镉银钎料相当或相似，因此可替代BAg35CuZnCd、BAg45CuZnCd银钎料；3)通过优化镓、铟、镍和铈以及银、铜、锌三种主元素的含量，使得本发明的钎料对母材具有良好的润湿性、铺展性和钎缝力学性能(σb、τ)；4)由于加入了适量的镓(Ga)和铟(In)，因此在对原材料成本增加不多的情况下能降低本发明的钎料的熔点；5)加入适量的镍(Ni)，以改善钎料在紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金上的润湿性和钎焊接头的抗腐蚀性能，同时加入稀土元素铈(Ce)以细化本发明钎料的晶粒，提高本发明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、镍板、金属镓、金属铟、金属铈，按需要配比，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630℃～645℃范围、液相线温度在715℃～735℃范围(BAg25CuZn银钎料的固相线温度为700℃、液相线温度为800℃)。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-镍基合金时，钎缝力学性能分别为：σb＝185～365MPa，τ＝180～355MPa。
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、铟、镍和铈的无镉银钎料以含银量分别为35％、45％的BAg35CuZnCd、BAg45CuZnCd钎料为参照物，配合配合FB102(QJ102)钎剂，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＝185～365MPa，τ＝180～355MPa范围)。本发明的含镓、铟、镍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BAg35CuZnCd、BAg45CuZnCd钎料相当。因此，本发明的无镉银钎料完全可以作为对BAg35CuZnCd、BAg45CuZnCd钎料的替代品而应用于金属材料类及冶金领域。
实施例一：
按质量百分数配比，其成分为：32.0％铜(Cu)，35.0％锌(Zn)，2.5％镓(Ga)，2.5％铟(In)，2.5％镍(Ni)，0.002％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在630℃左右、液相线温度在715℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例二：
按质量百分数配比，其成分为：32.0％铜(Cu)，35.0％锌(Zn)，0.1％镓(Ga)，0.1％铟(In)，0.1％镍(Ni)，0.1％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在645℃左右、液相线温度在735℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例三：
按质量百分数配比，其成分为：28.0％铜(Cu)，38.0％锌(Zn)，0.1％镓(Ga)，2.5％铟(In)，0.5％镍(Ni)，0.03％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在630℃左右、液相线温度在725℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例四：
按质量百分数配比，其成分为：35.0％铜(Cu)，28.0％锌(Zn)，1.5％镓(Ga)，1.5％铟(In)，0.5％镍(Ni)，0.05％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在630℃左右、液相线温度在725℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例五：
按质量百分数配比，其成分为：32.0％铜(Cu)，32.0％锌(Zn)，1.5％镓(Ga)，0.1％铟(In)，1.5％镍(Ni)，0.005％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在640℃左右、液相线温度在730℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例六：
按质量百分数配比，其成分为：32.0％铜(Cu)，38.0％锌(Zn)，0.3％镓(Ga)，0.5％铟(In)，0.2％镍(Ni)，0.05％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在640℃左右、液相线温度在730℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例七：
按质量百分数配比，其成分为：30.0％铜(Cu)，38.0％锌(Zn)，2.0％镓(Ga)，1.5％铟(In)，1.2％镍(Ni)，0.05％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在635℃左右、液相线温度在730℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例八：
按质量百分数配比，其成分为：29.0％铜(Cu)，36.0％锌(Zn)，1.0％镓(Ga)，1.0％铟(In)，1.0％镍(Ni)，0.05％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在640℃左右、液相线温度在730℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例九：
按质量百分数配比，其成分为：33.0％铜(Cu)，34.0％锌(Zn)，0.8％镓(Ga)，1.6％铟(In)，0.8％镍(Ni)，0.015％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在640℃左右、液相线温度在730℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例十：
按质量百分数配比，其成分为：30.5％铜(Cu)，35.2％锌(Zn)，0.4％镓(Ga)，0.9％铟(In)，0.3％镍(Ni)，0.005％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在640℃左右、液相线温度在730℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例十一：
按质量百分数配比，其成分为：30.5％铜(Cu)，35.0％锌(Zn)，1.2％镓(Ga)，0.9％铟(In)，0.5％镍(Ni)，0.002％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在635℃左右、液相线温度在730℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例十二：
按质量百分数配比，其成分为：32.5％铜(Cu)，36.0％锌(Zn)，2.2％镓(Ga)，0.2％铟(In)，1.5％镍(Ni)，0.008％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在645℃左右、液相线温度在730℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例十三：
按质量百分数配比，其成分为：32.5％铜(Cu)，36.0％锌(Zn)，1.3％镓(Ga)，1.2％铟(In)，1.5％镍(Ni)，0.008％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在640℃左右、液相线温度在735℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例十四：
按质量百分数配比，其成分为：31.5％铜(Cu)，36.0％锌(Zn)，1.1％镓(Ga)，1.2％铟(In)，0.9％镍(Ni)，0.003％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在640℃左右、液相线温度在730℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例十五：
按质量百分数配比，其成分为：29.5％铜(Cu)，36.5％锌(Zn)，2.3％镓(Ga)，1.2％铟(In)，1.8％镍(Ni)，0.002％铈(Ce)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在640℃左右、液相线温度在730℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例十六：
按质量百分数配比，其成分为：29.5％铜(Cu)，36.5％锌(Zn)，0.3％镓(Ga)，1.2％铟(In)，1.2％镍(Ni)，0.002％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在640℃左右、液相线温度在735℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例十七：
按质量百分数配比，其成分为：30.5％铜(Cu)，34.5％锌(Zn)，2.3％镓(Ga)，2.0％铟(In)，1.0％镍(Ni)，0.002％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料”固相线温度在630℃左右、液相线温度在715℃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＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黄铜-碳钢(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
由本发明的含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料对钎焊母材紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢、镍基合金分别都具有良好的润湿性能，上述实施例一至实施例十七中的任何一种含镓、铟、镍和铈的无镉银钎料，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、镍和铈的无镉银钎料，其特征在于其化学成分按质量百分数配比为：28.0％～35.0％的铜(Cu)，28.0％～38.0％的锌(Zn)，0.1％～2.5％的镓(Ga)，0.1％～2.5％的铟(In)，0.1％～2.5％的镍(Ni)，0.002％～0.1％的铈(Ce)，其余为银(Ag)。
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