专利名称：无镉低银钎料及其制备方法
技术领域：
本发明属于钎焊材料技术领域，具体涉及一种无镉低银钎料及其制备方法。
背景技术：
GB/T 10046-2008《银钎料》推荐使用的BAg25CuZn钎料，其化学成分中银含量适中，钎焊性能优良，固_液相线温度适中，因此被广泛地用于电机、电器、制冷等行业。但随着我国制造业的快速发展，制造水平的不断进步，生产量稳步增长，特别是近年来白银价格的不断攀升，对银钎料的“性价比”提出了更高的要求。如，银钎料中银的质量百分含量降低1%，即可节省60元人民币的材料成本。与此同时，随着电机、电器、制冷等行业制造技术的进步，对钎料的塑性、强度提出了更高的要求。因此，必须研究解决降低 BAg25CuZn银钎料中银含量的问题，同时还要提高BAg25CuZn系银钎料的塑性与强度指标。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种对紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金等材料的润湿能力强、固-液相线温度适当、银含量较BAg25CuZn低、具有优良塑性与强度的无镉低银钎料，并公开其制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的一种无镉低银钎料，其化学成分按质量百分数配比为16. 5% 20. 5%的Ag， 36. 5% 42. 5% 的 Zn，1. 5% 3. 5% 的 Sn，0. 01 % 0. 6% 的 Ni，0. 001% 0. 的 Si， 0. 001% 0. 的 A1，0. 001% 0. 的 Ba，0. 001% 0. 的 Zr，余量为 Cu。本发明上述无镉低银钎料的制备方法，首先，将以上化学成分的质量百分数配比的 16. 5 % 20. 5 % 的 Ag，36. 5 % 42. 5 % 的 Zn，1. 5 % 3. 5 % 的 Sn，0. 01 % 0. 6 % 的 Ni，余量为Cu的材料投入冶炼炉冶炼成Ag-Cu-Zn-Sn-Ni五元合金熔体，而后，将由铜箔包覆的硅锆合金和硅铝钡合金作为脱氧剂投入所述的五元合金熔体中，并将无镉低银钎料中的含氧量的质量百分数控制在0. 005% 0. 012%。本发明所述的冶炼炉为中频冶炼炉。本发明提供的技术方案发现并解决了以下两个关键技术问题1)发现了无镉银钎料中“氧含量”对BAgCuZn系无镉银钎料“塑性”与强度的影响规律即无镉银钎料中“氧含量”对BAgCuZn系无镉银钎料“塑性”与强度的影响与铜合金中氧含量对铜合金“塑性”的影响规律相类似，但是又有“质的”不同。如，“无氧铜”中的氧含量越低(即< 0. 003% )，“无氧铜”的塑性越好，但是对BAgCuZn系无镉银钎料来说，则有一个“最佳范围”。2)研究发现，采用硅锆合金和硅铝钡合金作为脱氧剂，除了能够“准确控制”BAgCuZn系无镉银钎料中的氧含量之外，脱氧剂脱氧后残留的硅、铝、钡、锆元素，具有优良的“合金化”性能，它们的“协同作用”，可以使BAgCuZn系无镉银钎料的塑性与强度同时得到提高。
为此，本发明采用如下关键技术(1)、使用市售的白银、电解铜、锌锭、锡锭、镍板，按需要配比，先采用中频冶炼炉冶炼好Ag-Cu-Zn-Sn-Ni五元合金之后，再用市售的铜箔包覆市售的硅锆合金和硅铝钡合金作为脱氧剂，将无镉低银钎料的含氧量的质量百分数控制在0. 005% 0. 012%范围。采用常规浇铸方法或水平连铸方法铸锭、挤压、拉拔，即得到所需的钎料丝材。将铸锭先挤压成带材，再经粗轧和精轧，可制备成带材(薄带)。该钎料具有优良的塑性和较高的强度， 较BAg25CuZn钎料伸长率可提高12. 0% 20. 0%，钎料强度可提高18. 0% 25. 0%。试验中发现，单独采用硅锆合金或硅铝钡合金作为脱氧剂，或者采用其它脱氧剂， 制备出的BAg25CuZn系钎料并不具备高塑性和高强度，而且对紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金等材料的润湿能力也不好，只有在同时采用硅锆合金和硅铝钡合金作为脱氧剂时，才会达到前述的技术效果。试验还发现，硅锆合金和硅铝钡合金添加的比例对本发明的效果影响极其微小，换句话说，硅锆合金和硅铝钡合金添加的量只要满足其残存量在 BAg25CuZn 系钎料中有 0. 001% 0. 的 Si，0. 001% 0. 1 % 的 A1，0. 001% 0. 的 Ba，0.001% 0. 的&即可。这一发现，对于批量生产时的产品质量控制提供了方便。(2)、本发明在系统、深入的试验基础上，通过对脱氧剂的筛选、微量合金的成分优化、钎料含氧量的控制与性能关系的研究，最终采用最简单的方法解决了看上去显得很复杂的技术难题即先采用中频冶炼炉冶炼好Ag-Cu-Zn-Sn-Ni五元合金之后，用市售的铜箔包覆市售的硅锆合金和硅铝钡合金作为脱氧剂，将无镉低银钎料的含氧量控制在 0. 005% 0. 012%范围。试验证明，控制BAg25CuZn系系银钎料中的氧含量在0. 005% 0.012%范围，是本项发明成功的关键。它不仅与以往的发明或研究认为铜合金或银钎料中氧含量越低越好的观点不同，而且证明了其氧含量的最佳范围应该控制在0. 005% 0. 012%范围。而且本发明采用的控制方法即是通过采用用市售的铜箔包覆市售的硅锆合金和硅铝钡合金作为脱氧剂，只要将硅锆合金和硅铝钡合金添加的量只要满足其残存量在 BAg25CuZn 系钎料中有 0. 001% 0. 1 % 的 Si，0. 001% 0. 1 % 的 A1，0. 001% 0. 1 % 的 Ba,0. 001% 0. 的Ir即可，且不需要再去考虑晶粒细化和合金强化等理论问题，从而更易于指导生产，使大批量生产和应用的银钎料，能用最简单的方法和最低的成本制备出具有最佳性能的产品。本发明提供的无镉低银钎料与已有技术相比具有以下技术效果对紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金等材料的润湿性能力好，固相线温度为682-707°C，液相线温度为 780-800°C，钎料中含氧量为0. 005% 0. 012%，钎料伸长率达18. 9%~ 20. 2%并且伸长率提高率达12. 5% 20. 2% (与BAg25CuZn相对比)，钎料抗拉强度达569_603MPa并且抗拉强度提高率达18. 0% -25. (与BAg25CuZn相对比)，银含量平均降低了约5% (与 BAg25CuZn相对比)，从而不仅表现出了优良的塑性与强度，而且节约了银资源及降低了银钎料的成本。
具体实施例方式实施例1:一种无镉低银钎料，其化学成分按质量百分数配比为16. 5%的Ag，42. 5%的Zn， 3. 5%的 Sn，0. 01%的附，0. 001 %的 Si，0. 的 Α1，0· 001 %的 Ba，0. 的&，余量为 Cu。
实施例2:一种无镉低银钎料，其化学成分的质量百分数配比为20. 5%的Ag，36. 5%的Zn， 1. 5%的 Sn，0. 6%的 Ni，0. 的 Si，0. 001 %的 Al，0. 的 Ba，0. 001%的 Zr，余量为 Cu。实施例3:按质量百分数配比，其成分为18. 5 %的Ag，39. 5 %的Zn，2. 5 %的Sn，0. 3 %的Ni， 0. 05%的 Si，0. 01%的八1，0· 05%的 Ba，0. 01%的 Zr，余量为 Cu。实施例4 按质量百分数配比，其成分为17. 8 %的Ag，38. 2 %的Zn，2. 8 %的Sn，0. 03 %的 Ni，0. 015%的 Si，0. 025%的 A1，0. 015%的 Ba，0. 02%的 Zr，余量为 Cu。实施例5 按质量百分数配比，其成分为19.6%的Ag，41. 4%的Zn, 1. 8%的Sn, 0. 025%的 Ni，0. 005% 的 Si，0. 003% 的 Α1，0· 015% 的 Ba，0. 08% 的 Zr，余量为 Cu。实施例6 按质量百分数配比，其成分为16. 8 %的Ag，42. 0 %的Zn，3. 2 %的Sn，0. 4%的Ni， 0. 05%的 Si，0. 03%的 Al，0. 04%的 Ba，0. 07%的 Zr，余量为 Cu。实施例7 按质量百分数配比，其成分为18. 2 %的Ag，40. 5 %的Zn，2. 9 %的Sn，0. 07 %的 Ni，0. 02% 的 Si，0. 01%的八1，0· 001% 的 Ba，0. 005% 的 Zr，余量为 Cu。按照上述实施例1-7，将所述实施例配比的市售的白银、电解铜、锌锭、锡锭和镍板投入中频冶炼炉内冶炼(熔炼)成Ag-Cu-Zn-Sn-Ni五元合金熔体，而后将由市售的铜箔包覆的同样由市售的硅锆合金和硅铝钡合金作为脱氧剂投入到所述的五元合金熔体中。通过取样化验分析，将无镉低银钎料的氧含量的质量百分含量控制为0. 005% 0.012%的范围，将Si、Al、Ba和ττ在钎料中的质量百分含量分别控制为在所述实施例范围，采用常规浇铸方法或水平连铸方法铸锭、挤压和拉拔，得到无镉银钎料丝材，或者将铸锭先挤压成带材，再经粗轧和精轧，得到带材(薄带)。由本实施例1-7所得到的无镉低银钎料以BAg25CuZn银钎料为参照物，除了对紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金等材料的润湿能力强外，还具有表1所示的诸项优异的技术指标。表1本发明的实施例与已有技术中BAg25CuZn银钎料的性能对比(实测值)
权利要求
1.一种无镉低银钎料，其特征在于按质量百分数配比是16. 5% 20. 5%的Ag， 36. 5% 42. 5% 的 Zn，1. 5% 3. 5% 的 Sn，0. 01% 0. 6% 的 Ni，0. 001% 0. 的 Si， 0. 001% 0. 的 A1，0. 001% 0. 的 Ba，0. 001% 0. 的 Zr，余量为 Cu。
2.—种权利要求1所述的无镉低银钎料的制备方法，其特征在于先将以上化学成分的Ag、Zn、Sn、Ni、Cu投入冶炼炉冶炼成Ag-Cu-Zn-Sn-Ni五元合金熔体，再将由铜箔包覆的硅锆合金和硅铝钡合金作为脱氧剂投入五元合金熔体中，并无镉低银钎料中的含氧量的质量百分数控制在0. 005% 0. 012%。
3.根据权利要求2所述的无镉低银钎料的制备方法，其特征在于所述冶炼炉为中频冶炼炉。
全文摘要
本发明属于钎焊材料技术领域，具体是一种无镉低银钎料及其制备方法，其特征在于无镉低银钎料的化学成分按质量百分数配比为16.5％～20.5％的Ag，36.5％～42.5％的Zn，1.5％～3.5％的Sn，0.01％～0.6％的Ni，0.001％～0.1％的Si，0.001％～0.1％的Al，0.001％～0.1％的Ba，0.001％～0.1％的Zr，余量为Cu。本发明先将以上化学成分的Ag、Zn、Sn、Ni、Cu冶炼成Ag-Cu-Zn-Sn-Ni五元合金熔体，再将由铜箔包覆的硅锆合金和硅铝钡合金作为脱氧剂投入五元合金熔体中，并无镉低银钎料中的含氧量的质量百分数控制在0.005％～0.012％。本发明钎料中氧含量低，具有较低的熔化温度、优良的塑性，较BAg25CuZn钎料伸长率可提高12.5％～20.2％。
文档编号B23K35/24GK102416530SQ201010549199
公开日2012年4月18日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者蒋俊懿, 蒋汝智 申请人:金华市双环钎焊材料有限公司