专利名称：一种含镓和铈的无镉银钎料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含镓和铈的无镉银钎料，属于钎焊材料。
背景技术：
目前使用的银钎料BAg45CuZnCd、BAg45CuZn，其化学成分中含银量为45％的钎料左右。由于银属于贵金属材料，价格较为昂贵，因此，研究开发具有相当或相似钎焊性能、固-液相线温度合适、含银量又较低的含镓和铈的无镉银钎料来替代前述的BAg45CuZnCd、BAg45CuZn钎料，既可节约宝贵的银资源、降低成本而体现经济性，又可体现保护操作者的身体安全和消除对环境的污染。因为将于今年7月1日实施的由欧盟颁布的“WEEE”和“ROHS”双指令规定含镉的材料不允许在许多家电生产中使用。
发明内容
本发明的任务是提供一种含银量低而有利于节约银资源的、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并且钎焊性能和综合力学性能优良的含镓和铈的无镉银钎料。
本发明的任务是这样来完成的，一种含镓和铈的无镉银钎料，其组份为(按重量)25.0％～32.0％的铜(Cu)、25.0％～35.0％的锌(Zn)、0.1％～3.0％的镓(Ga)、0.01％～1.0％的锡(Sn)、0.002％～0.10％的铈(Ce)、其余为银(Ag)。
本发明具有的优点之一，与传统的BAg45CuZnCd、BAg45CuZn钎料相比，银含量得到了有效降低(可降低5％左右)，从而可节约宝贵的银资源藉以体现经济性；之二，对母材润湿性、铺展性优良、钎缝力学性能好、固、液相线温度理想，因此完全可替代BAg45CuZnCd、BAg45CuZn银钎料；之三，通过加入适量的镓(Ga)和微量锡(Sn)，能有效地降低主成分合金(Ag-Cu-Zn合金)的熔点，同时改善在紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金上的润湿性，加入稀土元素铈(Ce)，得以细化钎料的晶粒，提高钎料的塑性和综合力学性能；之四，成份中不再含有有毒的镉(Cd)元素，能确保操作者安全和避免对环境的影响。
具体实施例方式
1)、使用市售的白银、电解铜、锌锭、锡锭、金属镓、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，可将锡锭、金属镓、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。固相线温度在680℃～700℃范围、液相线温度在710℃～730℃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；本发明的含镓和铈的无镉银钎料以含银量为45％的钎料为参照物，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、BAg45CuZn钎料相当，本发明的钎料已作为BAg45CuZnCd、BAg45CuZn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)，30.0％锌(Zn)，0.01％锡(Sn)，0.1％镓(Ga)，0.002％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在700℃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2按重量百分数配比，其成分为30.0％铜(Cu)，27.0％锌(Zn)，0.03％锡(Sn)，3.0％镓(Ga)，0.10％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在680℃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＝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3按重量百分数配比，其成分为32.0％铜(Cu)，25.0％锌(Zn)，0.03％锡(Sn)，3.0％镓(Ga)，0.03％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在680℃左右、液相线温度在720℃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4按重量百分数配比，其成分为25.0％铜(Cu)，35.0％锌(Zn)，0.03％锡(Sn)，3.0％镓(Ga)，0.03％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在680℃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＝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5按重量百分数配比，其成分为28.0％铜(Cu)，30.0％锌(Zn)，0.02％锡(Sn)，2.0％镓(Ga)，0.03％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在690℃左右、液相线温度在720℃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6按重量百分数配比，其成分为28.5％铜(Cu)，30.5％锌(Zn)，0.02％锡(Sn)，1.0％镓(Ga)，0.03％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在690℃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7按重量百分数配比，其成分为30.5％铜(Cu)，29.5％锌(Zn)，0.02％锡(Sn)，0.3％镓(Ga)，0.03％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在695℃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8按重量百分数配比，其成分为30.5％铜(Cu)，29.5％锌(Zn)，0.01％锡(Sn)，0.15％镓(Ga)，0.03％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在700℃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9按重量百分数配比，其成分为30.5％铜(Cu)，29.5％锌(Zn)，0.03％锡(Sn)，0.65％镓(Ga)，0.005％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在695℃左右、液相线温度在720℃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10按重量百分数配比，其成分为27.5％铜(Cu)，30.5％锌(Zn)，0.4％锡(Sn)，2.25％镓(Ga)，0.005％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在685℃左右、液相线温度在720℃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11按重量百分数配比，其成分为26.5％铜(Cu)，32.0％锌(Zn)，0.4％锡(Sn)，1.25％镓(Ga)，0.005％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在695℃左右、液相线温度在720℃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12按重量百分数配比，其成分为28.5％铜(Cu)，28.0％锌(Zn)，0.8％锡(Sn)，2.75％镓(Ga)，0.01％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在685℃左右、液相线温度在720℃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13按重量百分数配比，其成分为29.8％铜(Cu)，28.5％锌(Zn)，0.8％锡(Sn)，0.75％镓(Ga)，0.01％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在695℃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14按重量百分数配比，其成分为29.8％铜(Cu)，29.5％锌(Zn)，0.3％锡(Sn)，0.25％镓(Ga)，0.01％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在700℃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15按重量百分数配比，其成分为28.5％铜(Cu)，29.5％锌(Zn)，0.5％锡(Sn)，1.5％镓(Ga)，0.006％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在690℃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16按重量百分数配比，其成分为30.5％铜(Cu)，25.5％锌(Zn)，0.8％锡(Sn)，3.0％镓(Ga)，0.006％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在680℃左右、液相线温度在720℃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17按重量百分数配比，其成分为26.5％铜(Cu)，31.5％锌(Zn)，0.2％锡(Sn)，1.8％镓(Ga)，0.006％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的含镓和铈的无镉银钎料固相线温度在690℃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)。
本发明的另一技术特点是，由于本发明的含镓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，因此上述具体实施例1至17中的任何一种含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。
权利要求
1.一种含镓和铈的无镉银钎料，其特征在于其组份为(按重量)25.0％～32.0％的铜(Cu)，25.0％～35.0％的锌(Zn)，0.1％～3.0％的镓(Ga)，0.01％～1.0％的锡(Sn)，0.002％～0.10％的铈(Ce)，其余为银(Ag)。
全文摘要
一种含镓和铈的无镉银钎料，属于焊接材料。其组份为(按重量)25.0％～32.0％的铜(Cu)，25.0％～35.0％的锌(Zn)，0.1％～3.0％的镓(Ga)，0.01％～1.0％的锡(Sn)，0.002％～0.10％的铈(Ce)，其余为银(Ag)。优点可节约宝贵的银资源藉以体现经济性；对母材润湿性、铺展性优良、钎缝力学性能好、固、液相线温度理想，可替代BAg45CuZnCd、BAg45CuZn银钎料；加入适量的镓和微量锡，能降低主成分合金(Ag－Cu－Zn合金)的熔点，同时改善在紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金上的润湿性，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；成份中不再含有有毒的镉元素，能确保操作者安全和避免对环境的影响。
文档编号B23K35/30GK1836824SQ20061003969
公开日2006年9月27日 申请日期2006年4月11日 优先权日2006年4月11日
发明者顾文华, 顾立勇, 薛松柏 申请人:常熟市华银焊料有限公司