一种专用于四通阀高频钎焊的钎料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种专用于四通阀高频钎焊的钎料，按质量百分比由以下组分组成：1.0％～2.0％的Ag，4.5％～8.0％的P，0.01％～2.5％的Ni，4.0％～9.0％的Sn，0.01％～0.1％的Zr，0.0001％～0.0005％的Ti，余量为Cu。本发明在低银钎料中加入适量的Zr和Ti，提高了低银钎料的润湿铺展性能，另外Zr和Ti作为脱氧剂和晶粒细化剂，使钎料在具有良好的润湿铺展性能、优良塑性与强度的同时，提高了低银钎料在高频感应钎焊时的钎缝强度，使其钎缝强度从190±10MPa提高至230MPa以上，提高约15％，有利于延长四通阀的使用寿命。本发明的钎料固相线温度为610±5℃，液相线温度为660±5℃，钎料抗拉强度≥320MPa，钎缝抗拉强度≥230MPa，炉中钎焊温度达到640℃时即已完全熔化并在钎焊部位铺展良好，特别适用于四通阀高频钎焊。
【专利说明】
一种专用于四通阀高频钎焊的钎料
技术领域
[0001]本发明属于金属材料类的焊接材料技术领域，具体涉及一种专用于四通阀高频钎焊的钎料。
【背景技术】
[0002]自RoHS指令正式生效以来，无铅无镉钎焊材料的研究和使用越来越多。RoHS指令允许“铅黄铜”中含铅量可以不超过4%，出于制造业降低成本的考虑，铅黄铜的使用越来越多，各种铜合金制品基本都是采用铅黄铜，因此，对钎料的润湿性能提出了更高的要求。在四通阀的制造过程中，涉及到多个部件的多次钎焊。在四通阀“端盖”的高频钎焊时，由于内部已经安装了塑料部件，如果钎焊温度过高，极易损坏塑料部件，因此，需要将端盖高频钎焊用低银钎料的熔化温度进一步降低，以保证四通阀内部塑料部件的安全。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种对铅黄铜具有良好的润湿铺展性能、固-液相线温度低、银含量较低，钎缝具有优良塑性、强度的专用于四通阀高频钎焊的钎料。
[0004]实现本发明目的的技术方案如下:
[0005]—种专用于四通阀高频钎焊的钎料，按质量百分比由以下组分组成:1.0%?2.0%的厶8，4.5%?8.0%的卩，0.01%?2.5%的附，4.0%?9.0%的511，0.01%?0.1%的Zr，0.0001 % ?0.0005 % 的Ti，余量为Cu。
[0006]本发明的钎料采用本技术领域中常规的制备方法制成，如按上述各成分配比，采用中频冶炼炉冶炼，将镍块、锡锭、市售的铜箔包覆市售的Zr-Cu合金及T 1-Cu合金，加入液态Cu-Ag-P三元合金中，浇铸或水平连铸、挤压、拉拔，即得到所需的钎料丝材;也可将铸锭先挤压成带材，再经粗乳、精乳，制备成带材(薄带)。
[0007]发明人发现，在低银钎料中加入适量Zr、Ti元素能够影响低银钎料的润湿铺展性能，低银钎料中含有质量分数为0.01 %?0.1 %的Zr和0.0001 %?0.0005%的Ti时，低银钎料具有最佳的润湿铺展性能。
[0008]发明人还发现，低银钎料中添加质量分数为0.0I %?2.5 %的Ni和4.0 %?9.0 %的Sn时，采用Zr和Ti元素作为脱氧剂和晶粒细化剂，除了能够改善低银钎料中的润湿铺展性能之外，还具有协同作用，同时提高钎料的塑性与强度，钎料在具有良好的润湿铺展性能、优良塑性与强度的同时，其固相线温度较G B / T 6 418 - 2 O O 8《铜基钎料》标准型号的BCu91PAg钎料的固相线温度降低约35°C(BCu91PAg钎料的固相线温度为643°C，参见GB/T6418-2008《铜基钎料》表4)，液相线温度降低约125°C(BCu91PAg钎料的液相线温度为788°C，参见GB/T6418-2008《铜基钎料》表4)。
[0009]再一方面，发明人发现，加入0.0001%?0.0005%的Ti时，Ti与Zr产生优良的协同作用还体现在提高了低银钎料在高频感应钎焊时的钎缝强度，使其钎缝强度从190±10MPa提高至230MPa以上，提高约15%，有利于延长四通阀的使用寿命。
[0010]与现有技术相比，本发明具有以下显著效果:本发明的钎料具有良好的润湿铺展性能，固相线温度为610 ±5 °C，液相线温度为660 ±5 °C，钎料抗拉强度2 320MPa，钎缝抗拉强度2 230MPa，炉中钎焊温度达到640°C时即已经完全熔化并在钎焊部位铺展良好，特别适用于四通阀高频钎焊。
【附图说明】
[0011]图1为实施例1(a)、实施例3(b)与市售的含银2%的BCu91PAg钎料(GB/T6418-2008《铜基钎料》标准型号)(c)在640°C温度下在模拟试件上的熔化和铺展结果图。
[0012]图2为实施例1(a)、实施例3(b)与市售的含银2%的BCu91PAg钎料(GB/T6418-2008《铜基钎料》标准型号)(c)在650°C温度下在模拟试件上的熔化和铺展结果图。
[0013]图3为实施例1(a)、实施例3(b)与市售的含银2%的BCu91PAg钎料(GB/T6418-2008《铜基钎料》标准型号)(c)在660°C温度下在模拟试件上的熔化和铺展结果图。
[0014]图4为实施例1(a)、实施例3(b)与市售的含银2%的BCu91PAg钎料(GB/T6418-2008《铜基钎料》标准型号)(c)在670°C温度下在模拟试件上的熔化和铺展结果图。
【具体实施方式】
[0015]本发明的一种专用于四通阀高频钎焊的钎料，按质量百分比由如下组分组成:1.0%?2.0%的厶8，4.5%?8.0%的卩，0.01%?2.5%的附，4.0%?9.0%的511，0.01%?0.I % 的Zr，0.0001 % ?0.0005 % 的11，余量为Cu。
[0016]在本发明的具体实施例中，由于高频感应钎焊中钎焊部位的温度无法准确测量，而炉中钎焊时，炉温可以准确测量和控制，因此，选择温控精度达到± TC的马弗炉进行对比试验，发现本发明的钎料在640°C?670°C的钎焊温度下，比国标型号BCu9IPAg钎料具有更加优异的润湿铺展性能，结果参见图1?图4。其中，图1为实施例1(a)、实施例3(b)和含银2%的BCu91PAg钎料(GB/T6418-2008《铜基钎料》标准型号)(c)在640°C温度下，总时间为6min，温升时间为93s，最高温度为641.3°C钎焊条件下，在模拟试件上的熔化和铺展结果图；图2为实施例1(a)、实施例3(b)和含银2%的BCu91PAg钎料(GB/T6418-2008《铜基钎料》标准型号)(c)在650°C温度下，总时间为6min，温升时间为95s，最高温度为651°C钎焊条件下，在模拟试件上的熔化和铺展结果图；图3为实施例1(a)、实施例3(b)和含银2%的BCu9IPAg钎料(GB/T6418-2008《铜基钎料》标准型号)(c)在660 °C温度下，总时间为6min，温升时间为93s，最高温度为661°C钎焊条件下，在模拟试件上的熔化和铺展结果图；图4为实施例1(a)、实施例3(b)和含银2%的BCu91PAg钎料(GB/T6418-2008《铜基钎料》标准型号)(c)在670°C温度下，总时间为6min，温升时间为80s，最高温度为671°C钎焊条件下，在模拟试件上的熔化和铺展结果图。
[0017]下面结合实施例和附图对本发明作进一步详述。
[0018]实施例1
[0019]—种专用于四通阀高频钎焊的钎料，按质量百分比由如下组分组成:1.0%的Ag，8.0%的？，0.01%的附，9.0%的511，0.01%的21，0.0005%的11，余量为(:11。
[0020]由本实施例所得到的用于四通阀高频钎焊的低银钎料固相线温度为610±5°C(考虑了试验误差)，液相线温度为660±5°C (考虑了试验误差)，钎料抗拉强度达到321MPa，钎缝抗拉强度达到235MPa。在640°C?670°C的钎焊温度下，无论采用炉中加热方式还是高频感应钎焊方式，均能完全熔化，达到润湿良好、均匀铺展的效果，参见图1?图4中的a图。
[0021]实施例2
[0022]—种专用于四通阀高频钎焊的钎料，按质量百分比由如下组分组成:2.0%的Ag，4.5%的？，2.5%的附，4.0%的511，0.1%的2厂0.0001%的11，余量为(:11。
[0023]由本实施例所得到的用于四通阀高频钎焊的低银钎料固相线温度为610±5°C(考虑了试验误差)，液相线温度为660±5°C (考虑了试验误差)，钎料抗拉强度达到325MPa，钎缝抗拉强度达到232MPa。在640 °C?670 °C的钎焊温度下，无论采用炉中加热方式还是高频感应钎焊方式，均能完全熔化，达到润湿良好、均匀铺展的效果。
[0024]实施例3
[0025]—种专用于四通阀高频钎焊的钎料，按质量百分比由如下组分组成:1.5%的Ag，6.0的？，1.0%的附，7.0%的511，0.05%的2厂0.0002%的11，余量为(:11。
[0026]由本实施例所得到的用于四通阀高频钎焊的低银钎料固相线温度为610±5°C(考虑了试验误差)，液相线温度为660±5°C (考虑了试验误差)，钎料抗拉强度达到325MPa，钎缝抗拉强度达到241MPa。在640°C?670°C的钎焊温度下，无论采用炉中加热方式还是高频感应钎焊方式，均能完全熔化，达到润湿良好、均匀铺展的效果，参见图1?图4中的b图。
[0027]实施例4
[0028]—种专用于四通阀高频钎焊的钎料，按质量百分比由如下组分组成:1.8%的Ag，5.5%的卩，0.05%的附，6.5%的511，0.02%的2厂0.0003%?的11，余量为(:11。
[0029]由本实施例所得到的用于四通阀高频钎焊的低银钎料固相线温度为610±5°C(考虑了试验误差)，液相线温度为660±5°C (考虑了试验误差)，钎料抗拉强度达到322MPa，钎缝抗拉强度达到238MPa。在640°C?670°C的钎焊温度下，无论采用炉中加热方式还是高频感应钎焊方式，均能完全熔化，达到润湿良好、均匀铺展的效果。
[0030]实施例5
[0031]—种专用于四通阀高频钎焊的钎料，按质量百分比由如下组分组成:1.6%的Ag，7.5% 的P，1.2% 的Ni，8.5% 的 Sn，0.06% 的 Zr，0.0004% 的 Ti，余量为 Cu。
[0032]由本实施例所得到的用于四通阀高频钎焊的低银钎料固相线温度为610±5°C(考虑了试验误差)，液相线温度为660±5°C (考虑了试验误差)，钎料抗拉强度达到323MPa，钎缝抗拉强度达到235MPa。在640°C?670°C的钎焊温度下，无论采用炉中加热方式还是高频感应钎焊方式，均能完全熔化，达到润湿良好、均匀铺展的效果。
[0033]对比例I
[0034]选用市售含银2%的BCu91PAg钎料(GB/T6418-2008《铜基钎料》标准型号)，其P为6.8?7.2，Ag为1.8?2.2，余量为Cu，根据GB/T6418-2008标准表4给出的固相线温度为6430C，液相线温度为788 °C ο试验测得其钎料抗拉强度为31OMPa，钎缝抗拉强度为198MPa，均低于本发明实施例1?实施例5的强度值。其在640 0C?670 °C的钎焊温度下，无论采用炉中加热方式还是高频感应钎焊方式，均未完全熔化，无法达到润湿良好、均匀铺展的效果，参见图1?图4中的c图。
[0035]对比例2
[0036]选用与实施例1主要成分相同，但是不含Ti的钎料(即钎料成分为，1.0%的Ag，8.0%的？，0.01%的附，9.0%的311，0.01%的2厂余量为(:11)，测得其固相线温度为610±51€(考虑了试验误差)，液相线温度为660±5°C(考虑了试验误差)，钎料抗拉强度达到326MPa，钎缝抗拉强度只有196MPa。虽然在640°C?670°C的钎焊温度下，采用炉中加热方式或高频感应钎焊方式，钎料能够达到润湿良好、均匀铺展的效果，但是钎缝强度仍与对比例I相当，低于实施例1?实施例5的强度值。
[0037]对比例3
[0038]选用与实施例1主要成分相同，但是不含Zr的钎料(即钎料成分为，1.0%的Ag，8.0%的？，0.01%的附，9.0%的311，0.0005%的11，余量为(:11。)，测得其固相线温度为610±5°C (考虑了试验误差)，液相线温度为660±5°C (考虑了试验误差)，钎料抗拉强度达到326MPa，钎缝抗拉强度只有192MPa。虽然在640°C?670°C的钎焊温度下，采用炉中加热方式或高频感应钎焊方式，钎料能够达到润湿良好、均匀铺展的效果，但是钎缝强度仍与对比例I相当，低于实施例1?实施例5的强度值。
[0039]比较上述实施例1?5与对比例I?对比例3的强度值，可以充分说明，在本发明中，Ti能与Zr产生优良的协同作用，从而提高低银钎料在高频感应钎焊时钎缝强度，使钎缝强度从190±10MPa提高至2 230MPa(提高约15%)，有利于延长四通阀的使用寿命。
【主权项】
1.一种专用于四通阀高频钎焊的钎料，其特征在于，按质量百分比由以下组分组成:.1.0%?2.0%的Ag，4.5%?8.0%的P，0.01%?2.5%的附，4.0%?9.0%的Sn，0.01%?.0.1 % 的Zr，0.0OOl % ?0.0005 % 的Ti，余量为Cu。
【文档编号】B23K35/14GK105834613SQ201610340256
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】薛鹏, 周琦, 王克鸿, 张亮, 王俭辛, 龙伟民
【申请人】南京理工大学