专利名称：磷铜合金焊料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铜基合金焊料，尤其是涉及一种磷铜合金焊料。
背景技术：
制冷行业四通阀、截止阀、特别是出口截止阀、管组的紫铜与黄铜、黄铜与黄酮、黄铜与铜合金钎焊，原来的焊料银的含量基本较高，达到20％以上，例如BAg30CuZnCd或BAg20Cu-P等牌号的焊料焊接。由于近几年来，有色金属价格快速上涨，高含银量的焊料(例如BAg30CuZnCd或BAg20Cu-P等焊料)由于含Ag量较高，成本较高，难以适应用户的需求。然而，银含量的下降会使得焊料的液、固相线极度上升，因此，如何获得一种银含量低，而又能保持与高银含量合金焊料性能相当的合金焊料成分是目前发展的热点。此外，有较高银含量的磷铜合金焊料，在焊接时需要进行表面处理(例如酸洗)，容易导致污染。
技术内容本发明的目的是提供一种低成本、环保的磷铜合金焊料，该合金焊料的总和性能仍然较好。
本发明采用如下技术方案一种磷铜合金焊料，包括铜，磷，银，铟，和镓，其配比为Ag占合金焊料总质量的1.8％～2.2％，P占合金焊料总质量的6.8％～7.5％，铟占合金焊料总质量的0.5％～1.0％，镓占合金焊料总质量的0.1％～0.5％，余量为铜及不可避免的杂质。本技术方案中，镓占合金焊料总质量的百分数优选为0.1％～0.3％。铟占合金焊料总质量优选为0.8％～1.0％。
相对于现有技术，本发明获得如下技术效果；1.本发明合金焊料中由于创新性的加入了少量的低熔点的In和Ga(量少成本较低)，使得Ag只有2％左右，而其熔化温度(包括液相线温度和固相线温度等性能，见实施例中的表格)等各方面的综合性能与较高银含量的合金焊料的综合性能相当，因此大大的降低了合金焊料的成本。
2.本发明由于加入了合适配比的低熔点的In和Ga(In的熔点160℃，Ga的熔点29.8℃)，使得Ag的含量较低，在火焰焊接时，只需要采用气体助焊剂，就可以省略原来的Ag含量较多焊接后的表面处理手段(酸洗)；如果在钎焊接炉里焊接，则无须助焊剂和后期的酸洗等表面处理手段。因此本合金的设计有利于焊接工艺的简化，从而降低使用成本。另一方面，由于助焊剂的使用会污染环境，而本发明无须使用助焊剂，因此本发明更环保。
3.本发明在Cu基合金中加入In和Ga，一方面降低了合金的熔点，使其固相线和液相线温度处于640℃-720℃；另一方面In和Ga的加入也细化了焊料的晶粒(如附图的金相图片所示，随着加入量的增加，晶粒度变细)，增加了焊接强度，提高了润湿性。然而，In的含量过高，容易导致成本的增加，而Ga的含量过高，焊料的加工性能变差，容易发生脆断，见表2。
4.本发明中，过低的In含量易导致焊料熔点温度固相线和液相线温度过高，难以达到620℃-720℃，过高的In含量，易导致焊料成本高，在保证性能的前提下，出于成本最低的考虑In含量控制在0.5-1.0％；过低的Ga含量易导致起不到细化焊料晶粒作用、熔点温度固相线和液相线温度达不到620℃-710℃，过高的Ga含量，易导致固相线温度降低、在焊料加工制造过程中易导致焊料脆断，无法加工，造成不利的影响，因此本发明Ga含量的优选范围为0.1-0.3％wt，在该范围内，合金焊料不易发生脆断现象。
附图1为磷铜合金焊料的金相照片，牌号BCu91PAgInGa，其中In含量为0.5％-1％，Ga的含量为0.1-0.3％.
附图2为磷铜合金焊料的金相照片，牌号BCu91PAg.其中不含In和Ga。
附图3为磷铜合金焊料的金相照片，牌号BCu91PAg.其中In的含量＜0.5％，Ga的含量＜0.1％。
附图4为磷铜合金焊料的金相照片，牌号BCu91PAg.其中In的含量＞1％，Ga的含量＞0.3％。
附图5为磷铜合金焊料的金相照片，牌号BCu91PAg.其中In的含量＞1％，Ga的含量＞0.2％。
附图6为磷铜合金焊料的金相照片，牌号BCu91PAg.其中In的含量＞0.8％，Ga的含量＞0.3％。
以上放大倍数均为1000倍具体实施方式
实施例1一种磷铜合金焊料，其特征在于包括铜，磷，银，铟，和镓，配比为Ag占合金焊料总质量的1.8％～2.2％，例如可以选取为1.85％，1.90％，1.94％，2.0％，2.06％，2.1％，P占合金焊料总质量的6.9％～7.5％，例如可以选取为7％，7.1％，7.15％，7.20％，7.23％，7.32％，7.34％，7.39％，7.43％，7.45％，7.48％，铟占合金焊料总质量的0.5％～1.0％，例如可以选取为0.55％，0.65％，0.75％，0.8％，0.9％，0.95％镓0.1％～0.5％，余量为铜及不可避免的杂质，杂质总量＜0.15％，例如含硅、铁等微量杂质。
实施例2具体比例范围同实施例，同时附有比较例，成分见表1表1 本发明实施例及比较例的成分
表2 表1中实施例及比较例的性能
本发明可以在用以下工艺来制备1、本发明产品试制材料来源、技术指标、用量如表3所示表3 材料来源、技术指标、用量(按公斤计算)
2、在试制熔炼产品之前，先要制作铟镓合金。按成分要求比例计算称重好了的纯铟置于坩埚内，升温加热至160℃，直至铟锭完全熔化后，然后加入按成分要求比例计算称重好了的纯镓，由于镓的熔点为29.8℃，此时，加入纯镓时不能加热。要尽快搅拌均匀。待镓完全熔化后，将溶液倒入金属型中，即可获得铟镓中间合金。
3、试制熔炼产品时，按成分比例要求计算好称重好了的电解铜和电解银(从市场购得)放入坩埚内，开启中频装置，等加入的电解铜出现熔池时，加入按成分比例要求计算好和称重好了的磷铜中间合金(从市场购得)，等电解铜、电解银、磷铜中间合金完全熔化后，降温至750℃±10(用远红外温度仪测量)。顺时针搅拌50～80圈，充分把电解铜、电解银、磷铜中间合金金属液体合金搅拌均匀。保温5～8分钟，清除电解铜、电解银、磷铜中间合金金属液体合金上的浮渣物，加入用上述方法自制的铟镓中间合金，搅拌均匀，开启倒炉器，把熔炼好的BCu91PAgInGa合金焊料液体倒入预熔炉中，保温740℃(用远红外温度测量仪测量)。经结晶器用自动牵引器牵引，自动切断，获得本发明的BCu91PAgInGa焊料合金铸锭。
本发明合金的使用范围BCu91PAgInGa钎焊料适用于制冷配件黄铜与黄铜、黄铜与紫铜、紫铜与紫铜和铜合金的焊接。
焊接方法火焰焊接时在燃烧气体中加入气体助焊剂，焊接紫铜与紫铜、黄铜与紫铜，可获得免酸洗的焊缝。属环保型新产品。
在气体保护钎焊炉中焊接黄铜与紫铜、黄铜与铜合金，焊接的工件表面光洁、无氧化物、可免酸洗、属环保型新产品。
注意事项包装、运输、储存注意防湿、防潮。焊接工作环境注意要通风，空气流通。工作时注意要戴防护眼镜。
表4 合金焊料的采用EDX能谱分析仪获得的成份分析结果
牌号为BAg20Cu-P，其中Ag含量为20％，P含量为65％，Cu为余量，它的性能为抗拉强度185MPa，固相线温度为635℃，液相线温度725℃，扭矩力大于等于45N.m，结晶粒度小于等于0.08mm，铺展性能1.4cm2，填缝长度9.8mm。
权利要求
1.一种磷铜合金焊料，其特征在于包括铜，磷，银，铟，和镓，其配比为银占合金焊料总质量的1.8％～2.2％，磷占合金焊料总质量的6.8％～7.5％，铟占合金焊料总质量的0.5％～1.0％，镓占合金焊料总质量的0.1％～0.5％，余量为铜及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的磷铜合金焊料，其特征在于镓占合金焊料总质量的0.1％～0.3％。
3.根据权利要求1或2所述的磷铜合金焊料，其特征在于铟占合金焊料总质量的0.8％～1.0％。
全文摘要
本发明公开一种磷铜合金焊料，包括铜，磷，银，铟，和镓，其配比为Ag占合金焊料总质量的1.8％～2.2％，P占合金焊料总质量的6.8％～7.5％，铟占合金焊料总质量的0.5％～1.0％，镓占合金焊料总质量的0.1％～0.5％，余量为铜及不可避免的杂质。本技术方案中，镓占合金焊料总质量的0.1％～0.3％。相对于现有技术，本发明获得如下技术效果本发明合金焊料中由于创新性的加入了少量的低熔点的In和Ga(量少成本较低)，使得Ag只有2％左右，而其熔化温度(包括液相线温度和固相线温度等性能，见实施例中的表格)等各方面的综合性能与较高银含量的合金焊料的综合性能相当，因此大大的降低了合金焊料的成本。
文档编号B23K35/30GK101092008SQ20071002524
公开日2007年12月26日 申请日期2007年7月20日 优先权日2007年7月20日
发明者刘禾生 申请人:优美科科技材料(扬中)有限公司