专利名称：含锂和铌的无镉银钎料及其生产方法
技术领域：
本发明属于焊接材料类，具体涉及一种含锂和铌的无镉银钎料及其生产方法。
背景技术：
目前，国内外在焊接过程中通常使用的焊接钎料一般为含镉银钎料
BAg35CuZnCd及BAg40CuZnCd，其化学成分中均含有大量的"有毒元素"镉 (Cd)。由于含隔钎料的毒性，国内外都开始禁止这种含镉的钎料在家电产品中 的使用，因此，必须研究开发出不含镉的替代产品。但是，尽管国内外现在已 开发出一些无镉银钎料新产品，但由于这些产品的含银量均较高， 一般均在25 % (质量百分数)以上，从而使材料成本大大提高。为了降低制造成本，提高 产品的竞争力，因此研究开发含银量低、性能优越的无镉银钎料已是当务之急。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种不含有毒元素镉的、钎焊 性能优良、银含量低的含锂和铌的无镉银钎料，并公开其生产方法。 本发明的技术方案如下-
一种含锂和铌的无镉银钎料，其特征在于钎料中各化学成分的质量百分 数为35.0% 40.0%的铜(00， 42.0。/0 52.0。/o的锌(Zn)， 4.0。/0 6.0。/o的锡(Sn)， 0.001% 0.10/0^锂(Li)， 0.001% 0.1%的铌(Nb)，其余为银(Ag)。
本发明一种含锂和铌的无镉银钎料的生产方法，其特征在于将含Ag、 Cu、
Zn、 Sn的原料按上述配比冶炼后，再依次加入Nb、 Li，搅拌均匀后即可进行浇 铸或水平连铸，然后将铸棒或铸锭通过挤压、拉拔，即得到所需要的钎料丝材。 需要特别注意的是锂和铌的加入顺序和加入方式必须是在Ag、 Cu、 Zn、 Sn 四元合金冶炼好了之后，在浇铸或水平连铸之前按先加入Nb，再加入Li的顺序 依次加入，搅拌均匀后即可进行浇铸或水平连铸。 .
本发明的含锂和铌的无镉银钎料固相线温度在725°C 735°C，液相线温度 在760°C 770°C。以BAg25CuZn钎料为参照物，配合FB102钎剂，钎焊紫铜一黄铜、黄铜一碳钢、不锈钢一镍基合金等组合材料时，对母材的润湿性、铺
展性与之相当，钎缝力学性能与之相当(抗拉强度Ob在185 350MPa，抗剪强 度t在160 320MPa)。
本项发明主要解决了下述几个关键技术问题-
1) 本发明通过采用添加微量的锂(Li)元素，利用其在冶炼过程中具有的 "脱氧"、"脱气"能力，提高新发明的银钎料的组织的"纯净度"，从而提高银
钎料的润湿性能与铺展性能。在本发明中，在高熔点元素铌(Nb)的"协同作 用"下，将锂元素添加量控制在0.001% 0.1%范围内时，本发明的银钎料具有 优良的润湿性能与铺展性能。
2) 摒弃了传统的"添加稀土元素"以细化银钎料的晶粒，提高银钎料的塑 性和综合力学性能的思路。通过添加在银钎料中国内外从未有人添加过的元素 铌(Nb)，达到了比"添加稀土元素"更好的效果。研究发现铌元素熔点高， 且不易氧化，在银钎料冶炼完成后的浇铸冷却过程中，起到"形核质点"的作 用，有助于银钎料的快速结晶，从而起到了细化银钎料的晶粒，提高了无镉银 钎料的塑性和综合力学性能。
3) 通过优化"含锂和铌的无镉银钎料"的化学成分，得到了对母材润湿性、 铺展性优良、钎缝力学性能(ob、 t)优良的的无镉银钎料。尤其是在本发明中， 无镉银钎料中Sn的加入量在4.0% 6.0%范围时，Zn的加入量仍然可高达 42.0% 52.0%且具有良好的塑性。从而一方面使本发明的无镉银钎料的熔点范 围降低至725'C 77(TC，另一方面，由于Li与Nb的"协同作用"，使得本发明 的无镉银钎料仍具有良好的加工性能。
通过大量试验发现，在本发明生产的钎料中，由于先加入了高熔点的元素 铌(Nb)，再添加微量的Li元素(0.001% 0.1%，质量百分数)，银钎料的组织 的"纯净度"就能得到显著提高，从而提高银钎料的润湿性能与铺展性能。本 发明的银含量低、钎焊性能优良、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，可替代BAg35CuZnCd钎料、BAg25CuZn钎料，对母材的润湿 性、铺展性与之相当，钎缝力学性能与之相当的新型无镉银钎料，适用于紫铜、 黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金等金属材料钎焊的无镉银钎料。
具体实施例方式
本发明的一种含锂和铌的无镉银钎料，采用以下实施例得到实施例l :
按质量百分数配比，其成分为35.0%Cu， 42.0%Zn， 6.0%Sn， 0.001%Li， 0.01%Nb，其余为Ag。
上述成分配比得到的"含锂和铌的无镉银钎料"固相线温度在73(TC左右、 液相线温度在765。C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一黄铜(ob=200±15MPa， t二170土10MPa)、黄铜一碳钢(ab=280±15MPa， t=250±lOMPa)、不锈钢一 镍基合金(ob=335±15MPa， t=310± lOMPa)。
实施例2 :
按质量百分数配比，其成分为40.0%Cu， 42.0%Zn， 4.0%Sn， 0.001%Li， 0.1%Nb，其余为Ag。
上述成分配比得到的"含锂和铌的无镉银钎料"固相线温度在735'C左右、 液相线温度在77(TC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一黄铜(ob=200±15MPa， t二170士10MPa)、黄铜一碳钢(ob=280±15MPa， t=250±lOMPa)、不锈钢一 镍基合金(ab=335±15MPa， t=310±lOMPa)。
实施例3 :
按质量百分数配比，其成分为40.0%Cu， 52.0% Zn， 5.0%Sn， 0.01%Li， 0.001%Nb，其余为Ag。
上述成分配比得到的"含锂和铌的无镉银钎料"固相线温度在725。C左右、 液相线温度在76(TC左右(考虑了实验误差)，配合FB102 (QJ102)钎剂，钎焊 用母材及钎缝强度数据与实施例1相同。
实施例4 :
按质量百分数配比，其成分为40.0%Cu， 50.0% Zn， 4.5%Sn, 0.01%Li， 0.01%Nb，其余为Ag。
上述成分配比得到的"含锂和铌的无镉银钎料"固相线温度在725'C左右、 液相线温度在765'C左右(考虑了实验误差)，配合FB102 (QJ102)钎剂，钎焊用母材及钎缝强度数据与实施例1相同。
实施例5 :
按质量百分数配比，其成分为38.0%Cu， 49.0% Zn， 6.0°/。Sn， 0.001%Li， 0.001%Nb，其余为Ag。
上述成分配比得到的"含锂和铌的无镉银钎料"固相线温度在725。C左右、 液相线温度在76(TC左右(考虑了实验误差)，配合FB102 (QJ102)钎剂，钎焊 用母材及钎缝强度数据与实施例1相同。
实施例6 :
按质量百分数配比，其成分为40.0%Cu， 51.0%Zn， 4.2%Sn, 0.015%Li， 0.012%Nb，其余为Ag。
上述成分配比得到的"含锂和铌的无镉银钎料"固相线温度在725'C左右、 液相线温度在765t:左右(考虑了实验误差)，配合FB102 (QJ102)钎剂，钎焊 用母材及钎缝强度数据与实施例1相同。
实施例7 :
按质量百分数配比，其成分为36.0%Cu， 48.0% Zn， 4,2%Sn， 0.045%Li， 0.022%Nb，其余为Ag。
上述成分配比得到的"含锂和铌的无镉银钎料"固相线温度在730'C左右、 液相线温度在765"左右(考虑了实验误差)，配合FB102 (QJ102)钎剂，钎焊 用母材及钎缝强度数据与实施例1相同。
实施例8 :
按质量百分数配比，其成分为36.0%Cu， 50.5% Zn， 5.1%Sn， 0.05%Li， 0.015%Nb，其余为Ag。
上述成分配比得到的"含锂和铌的无镉银钎料"固相线温度在73(TC左右、 液相线温度在765t:左右(考虑了实验误差)，配合FB102 (QJ102)钎剂，钎焊 用母材及钎缝强度数据与实施例1相同。
实施例9 :按质量百分数配比，其成分为37.5%Cu， 43.5% Zn， 5.5%Sn， 0.08%Li， 0.035%Nb，其余为Ag。
上述成分配比得到的"含锂和铌的无镉银钎料"固相线温度在73(TC左右、 液相线温度在765"C左右(考虑了实验误差)，配合FB102 (QJ102)钎剂，钎焊 用母材及钎缝强度数据与实施例1相同。
实施例10:
按质量百分数配比，其成分为39.5%Cu， 51.5% Zn， 4.5%Sn， 0.08°/oLi， 0.01%Nb，其余为Ag。
上述成分配比得到的"含锂和铌的无镉银钎料"固相线温度在725'C左右、 液相线温度在77(TC左右(考虑了实验误差)，配合FB102 (QJ102)钎剂，钎焊 用母材及钎缝强度数据与实施例1相同。
实施例11:
按质量百分数配比，其成分为35.5°/。Cu， 50.8% Zn， 4.8%Sn， 0.1%Li， 0.08%Nb，其余为Ag。
上述成分配比得到的"含锂和铌的无镉银钎料"固相线温度在728X:左右、 液相线温度在765'C左右(考虑了实验误差)，配合FB102 (QJ102)钎剂，钎焊 用母材及钎缝强度数据与实施例1相同。
实施例12:
按质量百分数配比，其成分为35.6%Cu， 44.8% Zn， 5.8%Sn， 0.02%Li， 0.06%Nb，其余为Ag。
上述成分配比得到的"含锂和铌的无镉银钎料"固相线温度在732'C左右、 液相线温度在770。C左右(考虑了实验误差)，配合FB102 (QJ102)钎剂，钎焊 用母材及钎缝强度数据与实施例1相同。
实施例13:
按质量百分数配比，其成分为38.2°/oCu， 48.6%Zn, 4.9%Sn， O.O腦Li， 0.006%Nb，其余为Ag。
上述成分配比得到的"含锂和铌的无镉银钎料"固相线温度在732。C左右、液相线温度在765。C左右(考虑了实验误差)，配合FB102 (QJ102)钎齐!J，钎焊 用母材及钎缝强度数据与实施例1相同。
实施例14:
按质量百分数配比，其成分为37.4%Cu， 49.3% Zn， 4.7%Sn， 0.025%Li， 0.016%Nb，其余为Ag。
上述成分配比得到的"含锂和铌的无镉银钎料"固相线温度在735。C左右、 液相线温度在770'C左右(考虑了实验误差)，配合FB102 (QJ102)钎齐[J，钎焊 用母材及钎缝强度数据与实施例1相同。
上述14个实施例含锂和铌的无镉银钎料的生产方法，使用市售的白银、电 解铜、锌锭、锡锭，按需要配比，采用常规的中频冶炼炉冶炼、依次加入Nb合 金、Li合金，搅拌均匀后即可进行浇铸或水平连铸，然后将铸棒(铸锭)通过 挤压、拉拔，即得到所需要的钎料丝材。
本发明的含锂和铌的无镉银钎料，无论采用火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎 焊，还是电阻钎焊等常规钎焊方法，钎焊时对紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢、镍 基合金分别都具有良好的润湿性能，因此上述实施例生产的含锂和铌的无镉银 钎料，在钎焊紫铜一紫铜、紫铜一黄铜、黄铜一碳钢、黄铜一不锈钢、碳钢一 不锈钢、碳钢一镍基合金、不锈钢一镍基合金、紫铜一镍基合金、黄铜一镍基 合金等不同的组合材料时，对所钎焊的组合材料均具有良好的润湿性能，且钎 焊接头具有良好的力学性能。
权利要求
1、一种含锂和铌的无镉银钎料，其特征在于钎料中各化学成分质量百分数为35.0％～40.0％的Cu，42.0％～52.0％的Zn，4.0％～6.0％的Sn，0.001％～0.1％的Li，0.001％～0.1％的Nb，其余为Ag。
2、 一种生产权利要求1的含锂和铌的无镉银钎料的方法，其特征在于将 含Ag、 Cu、 Zn、 Sn的原料按配比冶炼后，再依次加入Nb、 Li，搅拌均匀后即 可进行浇铸或水平连铸，然后将铸棒或铸锭通过挤压、拉拔，即得到所需要的 钎料丝材。
全文摘要
本发明属于焊接材料类，具体涉及一种含锂和铌的无镉银钎料及其生产方法，钎料中化学成分(质量百分数)为35.0％～40.0％的铜(Cu)，42.0％～52.0％的锌(Zn)，4.0％～6.0％的锡(Sn)，0.001％～0.1％的锂(Li)，0.001％～0.1％的铌(Nb)，其余为银(Ag)。本发明先加入了Nb，再添加Li，银钎料的组织的“纯净度”就能得到显著提高，从而提高银钎料的润湿性能与铺展性能。本发明的银含量低、钎焊性能优良、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，可替代BAg35CuZnCd钎料、BAg25CuZn钎料，适用于紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金等金属材料钎焊的无镉银钎料。
文档编号B23K35/00GK101524793SQ20091009781
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者张玉海 申请人:金华市三环焊接材料有限公司