TW528637B - Cadmium-free brazing alloys - Google Patents

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528637 A7 B7 五、發明說明（1 ) 本發明係關於在硬金屬上之潤澤性良好之不含鎘之低 熔點硬焊用合金。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在一系列產製和在個別零件之接合中，焊接是一種經 濟的接合方法，其對於物質特別溫和且技術上相當重要。 焊接的重要優點在於材料可以僅藉由焊劑便於相當低溫結 合。焊接溫度越低，消耗能量越小，對於原材料構造的影 響及一般而言，焊接缺陷越少。因此對於低熔點硬焊劑有 需求存在。 除了 A g以外，傳統以銀爲基礎的焊劑含有c u、 Z η、S η、I η作爲形成合金的主要元素及視情況使用 的其他元素。含鎘的銀焊劑爲低熔點，容易焊接且用途廣 泛。但是，鎘及特別是其蒸氣有致癌性。因此，只有在安 全措施完備時，才能使用這樣的焊劑。含鎘焊劑的優點在-於他們的熔點範圍特別低，並因此使得焊接溫度特別低。 傳統不含鎘之以A g爲基礎的焊劑直到最近都無法達成這 樣的效果。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 但是，多年來已經知道：A g硬焊劑即使未添加鎘也 能使焊接溫度低於6 3 0 °C。基本上，這是因爲這些硬焊 用合金含有與其他製成合金的元素有差別之相配合比例的 G a元素之故。 此類型合金述於，如，專利案 D E 43 15 190、DE 43 15 18 9 、DE 43 15 190 和 DE 4 3 23 227。這些合金被特定地視爲低熔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 528637 A7 B7 五、發明說明（2) 點含鎘焊劑的替代品。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 焊接硬金屬時特別希望使用低焊接溫度，以便儘可能 地降低因爲硬金屬和載體材料之熱膨脹係數不同而造成的 熱誘導冷卻應力。除了膨脹係數之間的差別之外，焊劑的 固化溫度與室溫之間的溫度差也會明顯影響誘發的應力大 小。機械工具工業（特別是用於鑽頭）中，使用耐磨性特 別高之覆有鑽石的硬金屬。就技術因素，希望這些覆有鑽 石的硬金屬能夠在空氣中使用助焊劑焊接於載體材料上， 因此焊接溫度必須不超過約6 9 0 °C，才不會損及鑽石層 。焊接溫度越低，此方法的可信賴度和產品品質越高。 但已經發現到：由前述文獻得知之含鍺的焊劑潤澤硬 金屬的程度不足，在使用硬金屬作爲鑽頭時特別是如此， 因此阻礙焊接程序。 據此，本發明的目的是要發展焊接溫度低於6 5 0 °C 的硬焊劑，其無毒性成份（特別是鎘）並對於硬金屬具有 極佳潤澤性。此外，這些焊劑特別適用以焊接經鑽尹塗覆 的硬金屬。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據本發明，藉不含鎘之硬焊用合金達到此目的’此 合金之特徵在於其含有4 5 - 7 5重量％Ag、10 -30重量％(：11、高至20重量％〇3、1一2 5重量％ Zn、高至6重量和/或1 n、〇 · 1 一 8重量％ Μ η或0 · 1 - 3重量％ S i和/或G e及視情況使用之 高至共5重量％之製成合金的元素。 較佳情況中，根據本發明之不含鎘的硬焊用合金可含 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 528637 A7 _B7 五、發明說明（3) 有高至5重量％其他製成合金的元素C 〇或N i 已經證實具下列組成的合金非常有用： 5 〇 — 7 〇 重 量 % A g 1 〇 — 2 〇 重 量 % C u 1 — 2 〇 重 量 % G a 5 一 2 〇 重 量 % Z n 〇 — 6 重 量 % S n 和 / 或I η 〇 • 1 一 8 重 量 % Μ n 或 〇 1 — 2 重 量 % S i 和 / 或G e 具下列組成的合金特別有用 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 〇 — 6 〇 重量％ A g 1 〇 — 2 〇 重量％ C u 1 — 1 〇 重量％ G a 1 〇 — 2 〇 重量％ Z n 1 — 6 重量％ S n和/或I n 〇 • 1 — 8 重量％ Μ n 及 6 〇 — 7 〇 重量％ A g 1 〇 — 2 〇 重量％ C u 1 〇 — 2 〇 重量％ G a 5 — 1 〇 重量％ Z n 〇 • 1 — 8 重量％ M n -β- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----——l· --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528637 A7 ___B7___ 五、發明說明（4 ) 0.1—3 重量％ Si和/或Ge。 根據本發明之不含鎘之硬焊用合金用於硬金屬之硬焊 特別有利。 因此，根據本發明之硬焊用焊劑的操作溫度明顯比傳 統硬焊用焊劑低得多。 特別地，操作溫度爲低熔點含鎘的硬焊用焊劑及不含 鎘但含鍺的硬焊用焊劑之操作溫度，甚至於主要低於此溫 度。 下面的附表1列出根據本發明的一些合金組成（編號 1 - 7 )及已知不含鎘但含鍺之硬焊用焊劑（編號8、和9 )(重量％組成）及它們的操作溫度。 因爲作爲合金組份的Μ η比例較低，所以根據本發明 之焊劑非常容易鑄造和成形，因此在產製程序中可以無困 難地操作和加工。 根據本發明之硬焊用焊劑之特別令人訝異和意外的性 質是它們於硬金屬上的極佳潤澤性。 欲評估焊劑於硬金屬上的潤澤性，定義厚度（0 . 2 毫米）和尺寸（直徑5毫米）的焊劑圓片（自焊接用合金 鑽孔取得）置於硬金屬樣品上，施以助焊劑，使這些樣品 在爐中於空氣中以實際上常使用的加熱速率到達焊接溫度 。樣品經冷卻之後，測定被焊劑潤澤的硬金屬表面積，得 知與焊劑片初表面積的比値。其結果列於附表1中的”潤 澤指數”一欄。令人訝異地，根據本發明之焊劑在硬金屬 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210>< 297公釐） 7 ----—^--------------訂---------線^^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 528637 A7 _B7_ _ 五、發明說明（5) 上的潤澤性顯然優於不含鎘但含鍺之硬焊用焊劑。 根據本發明之硬焊用焊劑之另一與實施相關的優點在 於提高所製得焊接點的剪切強度。 由於前面所提到的性質，根據本發明之不含鎘之硬焊 用合金特別適用以焊接硬金屬，如：特別是焊接摻有鑽石 或經鑽石塗覆的硬金屬部分，如：用於製備鑽頭。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -----1--訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528637 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____Β7 五、發明說明（6 ) 附表1

No. Ag Cu Ga Zn Sn/In Μη/ Si/Ge 操作 溫度 °C 潤澤 指數 3 1 56 18.5 3 17 5(Sn) 0.5 (Μη) 620 2 56 16 3 17 3Sn 2In 3(Mn) 610 5 3 56 14 3 17 5(Sn) 5(Mn) 635 7 4 62 15 15 7 l(Si) 600 4 5 62 13 15 7 - ISi 2Ge 580 5 6 62 11 15 7 5(Mn) 615 6 7 54 20 3 17 5(Sn) l(Ge) 610 3.5 8 55 20 3 17 5(Sn) 630 1.5 9 63 15 15 7 • 600 2 (1)潤澤指數=初表面/焊接表面積之比値。 f請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) ---------訂---------線▲ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 52S63

   A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 附件一：第89 1 1 6709號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國91年6月修正 1 . 一種不含鎘之硬焊用合金，其特徵在於其含有 4 5 — 75重量％八2、1〇一3〇重量％〇11、高至 2〇重量％Ga、1 — 25重量％Zn、高至6重量％ Sn 和/或 I η、0 . 1 — 8 重量％Mn 或 〇 · 1 - 3 重 量％ S i和/或G e及視情況使用之高至共5重量％之製 成合金的元素。 2 .如申請專利範圍第1項之硬焊用合金，其中，其 含有高至5重量％其他製成合金的元素Co或Ni 。 3 .如申請專利範圍第1項之硬焊用合金，其中，其 組成爲· 5 〇 — 7 〇 重 量 % A g 1 〇 2 〇 重 量 % C u 1 — 2 〇 重 量 % G a 5 — 2 〇 重 量 % Z n 〇 — 6 重 量 % S n和/ 或I 0 • 1 — 8 重 量 % Μ n或 〇 1 — 3 重 量 % S i和/ 或G 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528637 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 5 〇 — 6〇 重量％ A g 1 0 — 2 0 重量％ C u 1 — 2 0 重量％ G a 1 〇 — 2 0 重量％ Z n 1 — 6 重量％ S n和/或I n 〇 • 1 -8 重量％ Μ n 〇 5 • 如 申請專利範圍第1項之硬焊用合金，其中，其組成 爲 6 0 — 7〇 重量％ A g 1 0 — 2 0 重量％ C u 1 0 — 2 0 重量％ G a 5 — 1 〇 重量％ Z n 〇 • 1 一 8 重量％ Μ n 〇 1 -3 重量％ S i和/或G e。 6 .如申請專利範圍第1至5項中任何一項之硬焊用 合金，其係用於焊接硬金屬。 7 .如申請專利範圍第6項之硬焊用合金，其係在產 製鑽頭時用於焊接摻有鑽石或經鑽石塗覆的硬金屬部分。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ------ϊ—----r--訂.------· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -2 -