PL208162B1

PL208162B1 - Cadmium-free hard solder

Info

Publication number: PL208162B1
Application number: PL380540A
Authority: PL
Inventors: Beata Cwolek; Ludwik Ciura; Witold Malec; Witold Missol; Stanisław Księżarek; Krzysztof Rudnicki; Robert Życiński
Original assignee: Inst Metali Nieżelaznych
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2011-03-31
Also published as: PL380540A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest bezkadmowe twarde lutowie na osnowie Ag, zawierające w swym składzie Cu, Zn, Mn, Sn i Sb, o obniżonej temperaturze topnienia i z ograniczoną zawartością srebra do 40%, przeznaczone zwłaszcza do łączenia miedzi i mosiądzu w elektrotechnice.The subject of the invention is cadmium-free Ag braze alloy containing Cu, Zn, Mn, Sn and Sb, with a reduced melting point and a limited silver content of up to 40%, intended especially for joining copper and brass in electrical engineering.

Twarde lutowia stosowane są w przypadku gdy od połączenia lutowanego jest oczekiwana wysoka wytrzymałość.Hard solders are used when high strength is expected from the soldered joint.

Do połączeń pracujących w podwyższonych temperaturach, odpornych na korozję oraz w wyrobach precyzyjnych stosuje się twarde lutowia srebrowe, zazwyczaj zawierające rakotwórczy Cd.Silver braze alloys, usually containing carcinogenic Cd, are used for joints operating at elevated temperatures, corrosion-resistant and precision products.

Przykładowo, z polskiego opisu patentowego nr 179234 jest znany stop lutowniczy zawierający wagowo: 20-70% Ag, 10-34% Cu, 0-30% Zn, 0-35% Sn oraz 0-60% rakotwórczego Cd, przy czym skład poszczególnych stopów jest wybrany z zakresu eutektyk potrójnych dla AgCuCd 20-40% Ag, 15-34% Cu i 0-60% Cd, a dla AgCuZn 50-65% Ag, 12-34% Cu i 20-30% Zn, pseudopodwójnych AgCuSn 35-50% Ag, 15-35% Cu i 10-35% Sn oraz poczwórnych: AgCuZnCd 25-50% Ag, 10-20% Cu, 5-20% Zn i 10-40% Cd, a także AgCuSnZn 40-70% Ag, 10-20% Cu, 5-15% Zn i 5-15% Sn.For example, Polish patent specification No. 179234 describes a solder containing by weight: 20-70% Ag, 10-34% Cu, 0-30% Zn, 0-35% Sn and 0-60% carcinogenic Cd, the composition of which the alloys are selected from the range of triple eutectics for AgCuCd 20-40% Ag, 15-34% Cu and 0-60% Cd, and for AgCuZn 50-65% Ag, 12-34% Cu and 20-30% Zn, pseudo-double AgCuSn 35-50% Ag, 15-35% Cu and 10-35% Sn and quadruple: AgCuZnCd 25-50% Ag, 10-20% Cu, 5-20% Zn and 10-40% Cd, as well as AgCuSnZn 40- 70% Ag, 10-20% Cu, 5-15% Zn and 5-15% Sn.

W ostatnich latach opracowano twarde lutowia, które w swoim sk ł adzie chemicznym nie zawierają Cd, a mogą być stosowane do twardego lutowania metali.In recent years, Cd-free braze alloys have been developed which can be used for brazing metals.

Z opisu patentowego DE 4315190 jest znany jest stop zawierają cy wagowo: 45-80% Ag, 5-25% Cu, 0,1-5% In i/lub Sn oraz 10-25% Ga.DE 4315190 describes an alloy containing by weight: 45-80% Ag, 5-25% Cu, 0.1-5% In and / or Sn and 10-25% Ga.

Z opisu patentowego DE 4315189 znany jest stop zawierający wagowo: 45-80% Ag, 14-25% Cu, 1-7% Zn, 0-5% In i/lub Sn oraz 10-25% Ga.DE 4315189 describes an alloy containing by weight: 45-80% Ag, 14-25% Cu, 1-7% Zn, 0-5% In and / or Sn and 10-25% Ga.

W opisie patentowym DE 4323227 przedstawiony jest stop zawierający wagowo: 30-80% Ag, 10-36% Cu, 15-32% Zn, 0,5-7% Sn, 0-5% In i 0,5-7% Ga.DE 4323227 describes an alloy containing by weight: 30-80% Ag, 10-36% Cu, 15-32% Zn, 0.5-7% Sn, 0-5% In and 0.5-7% Ga .

Z opisu patentowego DE 19940115 znane jest bezkadmowe twarde lutowie zawierające wagowo: 45-75% Ag, 10-30% Cu, do 20% Ga, 1-25% Zn, do 6% Sr i/lub In, 0,1-8% Mn lub 0,1-3% Si i/lub Ge.DE 19940115 describes cadmium-free braze alloys containing by weight: 45-75% Ag, 10-30% Cu, up to 20% Ga, 1-25% Zn, up to 6% Sr and / or In, 0.1-8 % Mn or 0.1-3% Si and / or Ge.

Przedstawione bezkadmowe lutowia posiadają na tyle dobrą zwilżalność, że mogą być stosowane do twardego łączenia metali, jednak zawartość w nich Ga nie wpływa dobrze na zwilżalność i na ich temperatury pracy, przez co proces lutowania jest utrudniony. Ponadto, lutowia te charakteryzują się niską plastycznością w stanie po odlaniu, co utrudnia ich przeróbkę plastyczną w celu uzyskania wyrobu w postaci handlowej.The presented cadmium-free solders have sufficiently good wettability that they can be used for hard joining of metals, but their Ga content does not have a good effect on the wettability and their operating temperatures, which makes the brazing process difficult. Moreover, these solders are characterized by low plasticity in the as-cast condition, which makes it difficult to plasticize them in order to obtain a product in a commercial form.

Celem wynalazku było opracowanie twardego lutowia o obniżonej temperaturze topnienia i z ograniczoną do 40% zawartością srebra, a jednocześnie nie zawierającego szkodliwego kadmu.The aim of the invention was to develop a braze alloy with a lowered melting point and a silver content limited to 40%, and at the same time free from harmful cadmium.

Lutowie według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera wagowo: 38-40% Ag, 23-40% Cu oraz dodatkowo 4-5% Sb, a także 19-20% Zn, 7-8% Mn i 4,5-5,5% Sn.The solder according to the invention is characterized by the fact that it contains by weight: 38-40% Ag, 23-40% Cu and additionally 4-5% Sb, as well as 19-20% Zn, 7-8% Mn and 4.5-5, 5% Sn.

Dzięki swoistej kompozycji składu, lutowie to posiada bardzo dobrą zwilżalność i niską temperaturę lutowania w porównaniu do konwencjonalnych lutowi twardych. Lutowia takie można stosować do lutowania drobnych części, zwłaszcza gdy wymagana jest niska temperatura lutowania i gdy tworzywo jest wrażliwe na pęknięcia w podwyższonych temperaturach.Due to the specific composition of the composition, this solder has very good wettability and a low soldering temperature compared to conventional brazing solders. Such solders can be used for soldering small parts, especially when low soldering temperatures are required and when the material is sensitive to cracks at elevated temperatures.

Lutowie według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania.The solder according to the invention is shown in the working examples.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Bezkadmowe twarde lutowie zawiera wagowo: 40% Ag, 5% Sb, 20% Zn, 7% Mn, 5% Sn i 23% Cu.Cadmium free braze alloys contain by weight: 40% Ag, 5% Sb, 20% Zn, 7% Mn, 5% Sn and 23% Cu.

Lutowie to charakteryzuje się temperaturą topnienia poniżej 650°C, przy zawartości Ag 40%.This solder has a melting point below 650 ° C, with an Ag content of 40%.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Bezkadmowe twarde lutowie zawiera wagowo: 39% Ag, 5% Sb, 19,5% Zn, 7,5% Mn, 5% Sn i 24% Cu.Cadmium free braze alloys contain by weight: 39% Ag, 5% Sb, 19.5% Zn, 7.5% Mn, 5% Sn and 24% Cu.

Lutowie to charakteryzuje się temperaturą topnienia poniżej 650°C, przy zawartości Ag poniżej 40%.This solder has a melting point below 650 ° C, with an Ag content below 40%.

P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3

Bezkadmowe twarde lutowie zawiera wagowo: 38% Ag, 5% Sb, 19% Zn, 7,5% Mn, 5% Sn i 25,5% Cu.Cadmium free braze alloys contain by weight: 38% Ag, 5% Sb, 19% Zn, 7.5% Mn, 5% Sn and 25.5% Cu.

Claims

Cadmium free braze alloys containing Ag and by weight: 19-20% Zn, 7-8% Mn, 4.5-5.5% Sn and at least 23% Cu, characterized in that it additionally contains 4-5% by weight of Sb, and the content of Ag is 38-40% by weight and Cu is not more than 40% by weight.