专利名称：一种多组元稀土银钎料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含锰、铟、锡等元素的多组元稀土银钎料，特别适用于紫铜、黄铜、 碳钢、硬质合金和不锈钢等金属材料的钎焊，可广泛应用于制冷、机械、机电等行业的钎焊中，属于一种中温钎焊材料。
背景技术：
针对不同金属材料如铜与铁合金之间的钎焊，考虑到钎料对钎焊母材的润湿性及钎焊接头相关的力学性能，人们大都选用含银量大于40%的高银钎料。常见的 BAg50CuZnSnNi, BAg50CuaiCd，可用于钎焊铜与铜合金、不锈钢、碳素钢、硬质合金。但随着有色金属原材料价格的不断上涨，特别是贵金属白银价格的上涨，造成使用高银钎料来钎焊的厂家面临巨大的成本压力，在激烈的市场竞争下，大大削弱了使用BAg50CUaiSnNi， BAg50CuZnCd等银钎料企业的竞争力。专利号为200610041024. 7的中国专利就公布了以下银钎料，优点是具有优良的
对母材的润湿性、铺展性、钎缝力学性能好、主成分合金的熔点低、塑性和综合力学性能理想；成分中不再含有镉元素，能确保操作者安全及避免对环境的影响。其最主要的问题就是成本高。一些企业通过增加Cd的含量来降低银含量，Cd的加入，大幅度降低了钎料的熔化温度，提升了钎焊性能，但Cd本身是有毒元素，不利于操作者的健康且对环境存在污染，不符合欧盟R0HS指令，随着人们对环保的愈加重视必然会被其他无害元素所取代。尽管如此，根据现有的研究发现，单一元素的加入不足以与含镉银钎料相比，如 Ag-Cu-Zn-Sn钎料中Sn的加入可有效提高流动性、润湿性，降低固、液相线温度，减小熔化区间，但其可加工性往往较差；Ag-Cu-Zn-h钎料中h的加入可以更显著地降低固、液相线温度，减小熔化区间，提高流动性，但其本身在银、铜中的固溶度较小且价格较高，仅可作为微量元素加入；Ag-Cu-Zn-Ni钎料中Ni的添加可提高钎料的润湿性及接头强度，对净化晶界、提高塑性、增加强度有较好的效果，并能改善加工性能，易于加工成带材，但会提高钎料的液相线温度；Ag-Cu-Zn-Ga钎料中( 的加入可使钎料的成分均勻化，细化钎料组织， 抑制金属间化合物的生长，火焰钎焊后的钎料显微组织致密，均勻，力学性能优异，但其成本往往高于含镉银钎料。中国专利申请号为201010132507.4的发明申请公布了一种稀土银钎料，该发明的性价比相对比较高，钎料熔化温度较低，润湿性和流动性好，钎焊接头机械强度高，钎焊工艺性能好。但是，他的性能只能取代45B的银钎料，不能取代BAg50CUaiSnNi、 BAg50CuaiCd等银钎料，在性能上还是不能达到要求，银的用量也还是偏多，成本高。因此，研究开发出一种既符合欧盟RoHS指令要求，在钎焊材料中不含有害化学元素Cd，又具有良好的钎焊工艺性能，熔化温度较低，性价比较高的新型银钎料来替代 BAg50CuaiSnNi、BAg50CuaiCd等银钎料，具有重要的经济价值和现实保护环境的积极意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种配方设计合理，性价比高，能够取代 BAg50CuZnSnNi, BAg50CuZnCd,不含镉元素，钎料熔化温度较低，润湿性和流动性好，钎焊接头机械强度高，钎焊工艺性能好的多组元稀土银钎料。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是该多组元稀土银钎料，其组成是 由Ag、Cu、Sn、In、Mn、Si、Ni、Li、Ga、混合稀土和Zn组成，所述各组分的重量百分比分别为23-29wt% 的 Ag，32-42wt% 的 Cu，0. 5-2wt% 的 Sn，0. 5-2. 0wt% 的 h，0. 5-2. 2wt% 的 Mn，
0.01-0. lwt%的混合稀土，Si、Ni、Li和Ga中的含量均在0. 01-0. 1 wt%，余量为Zn，所述混合稀土由镧和铈组成。在Ag的用量更少的情况下，能够实现更好的性能，可以实现替代 BAg50CuZnSnNi, BAg50CuZnCd等银钎料；性价比更高，配方组成更加合理、进步；不含镉元素等有毒元素。作为优选，本发明所述的混合稀土由镧和/或铈组成。镧和铈可以是任意比例进行混合而组成的混合稀土，因为单质的稀土 La和单质的稀土 Ce单独对本发明的钎料所起到的作用是一样的，所以La和Ce可以采用任意比例混合，两者混合后的效果和单质的稀土 La或者单质的稀土 Ce的效果都是一样，由于La和Ce的混合稀土的价格要比单质的稀土 La和单质的稀土 Ce便宜很多，所以从性价比上优先选用La和Ce的混合稀土，从而可以大大降低生产成本，提高资源的利用率。混合稀土 La和Ce的添加可细化钎料合金的组织，改善钎料的力学性能，提高钎焊接头的强度和韧性。作为优选，本发明所述的各组分的重量百分比分别为25_27wt%的Ag，36_38wt% 的 Cu，0. 9-1. 5wt% 的 Sn, 1. 0-1. 8wt% 的 In, 1. 5-2. 2wt% 的 Μη,Ο. 03-0. 08wt% 的混合稀土， Si、Ni、Li和Ga中的含量均在0. 03-0. 08 wt%，余量为Zn。这个配比区间的钎料，成本低、 性价比高，有很高的工业实用性。作为优选，本发明所述的各组分的重量百分比分别为25. 5 %的Ag，36. 9%的Cu，
1.2% 的 Sn，1. 4% 的 In, 2% 的 Mn, 0. 03% 的 Li，0. 05% 的 Si，0. 06% 的 Ni, 0. 03% 的 Ga, 0. 05%
的混合稀土，余量为Si。本发明同已有的技术相比，具有以下优点和特点1、含有的贵金属白银较少，比 BAg50CuZnSnNi等银钎料减少白银含量24%左右，大大降低了生产成本，节约了贵金属白银的用量，相比中国专利申请号为201010132507.4的发明申请，白银的含量也更少，整个配比也更合理；2、钎焊紫铜、黄铜、碳钢、硬质合金和不锈钢时具有优良的机械性能，是其它无镉银钎料无法比拟的，经客户使用后反馈钎焊工艺性能优良，质量稳定，工艺性能指标与BAg50CuaiSnNi银钎料相当，相比中国专利申请号为201010132507. 4的发明申请，性能有了很大的提高；3、该钎料的塑性好，可加工成各种规格、尺寸的焊条、焊丝、焊环、薄带、 焊片等；4、钎料的抗拉强度可达58(T635MPa ；钎焊铜接头其抗拉强度为25(T275MPa，抗剪强度为176 205MPa ；钎焊硬质合金等工件其接头抗拉强度可达365 425MPa，抗剪强度为 29(T315MPa;5、可广泛应用于制冷、机械、机电、电器、压缩机等行业的电阻钎焊、火焰钎焊以及高频感应钎焊。本发明中添加化学元素Sn用于降低钎料的熔化温度，提高钎料合金的润湿性和流动性，但Sn的含量不能过高，超过2. 5%容易形成Ag3Sn、Cu41Snll脆性化合物，使钎料塑性和钎焊接头强度下降。化学元素Mn在Ag、Cu中的固熔度较大，本发明中添加Mn能够提高钎料的高温强度，同时可降低钎料合金的固液相线温度、改善润湿性能，钎焊时具有二次脱氧的功能。少量Si的添加，能有效抑制Si蒸气的挥发，在熔炼时减少Si的损耗，提高产品的合格率，另一方面可细化合金钎料的组织，并且在后续各工序加热退火进行动态再结晶时能阻止晶粒的长大，提高钎料的可塑性，克制脆性相的生成，改善钎料的加工性能，从而可使钎料进行深加工。本发明中添加化学元素Li起到自钎剂的作用，且Li又不会与银形成脆性化合物相，由于Li是很活泼的化学元素，是一种表面活性剂，钎焊时Li的氧化物Li20能与许多金属氧化物形成低熔点的复合化合物，从而大大降低钎焊温度，而且氧化锂对水的亲和力极大，它同周围环境中的水作用，形成熔点为450°C的LiOH，这层熔化的LiOH几乎能溶解所有的氧化物，它呈薄膜状覆盖在金属表面上，起到保护作用，进而提高钎料的润湿性。本发明中添加化学元素Ni，可以较大地提高钎料对不锈钢和硬质合金的润湿性能，并改善钎缝塑性，通过增加铺展面积的途径提高钎焊接头的连接强度，同时还可以提高钎焊接头的抗腐蚀能力。本发明中添加化学元素In，可降低钎料的熔化温度和提高钎料的润湿性及填缝性。少量( 的加入，可降低本发明的钎料的熔点，能改善本发明在紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍合金上的润湿性。本发明中添加少量混合稀土 La和Ce主要是降低银钎料中有害杂质元素H^Bi对钎料的不良影响，La和Ce能与Pb、Bi形成LaPb、CePb, LaBi, CeBi化合物，抑制1 单质相和Bi单质相的形成，消除低熔点单质相的先熔析出现象，从而祛除了杂质Pb、Bi对银钎料铺展、润湿性能的有害作用，另外，混合稀土 La和Ce的添加可细化钎料合金的组织，改善钎料的力学性能，提高钎焊接头的强度和韧性，本发明混合稀土中的La和Ce可以是按任意比例进行混合的，从而可以大大降低本发明的生产成本，提高资源的利用率。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。实施例1
各实施例中的具体参数参见表1-表4，表1为本发明实施例1-实施例6相关数据表， 表2为本发明实施例7-实施例12相关数据表，表3为本发明实施例13-实施例18相关数据表，表4为本发明实施例19-实施例M相关数据表，各表具体如下。表1实施例1-实施例6相关数据表
权利要求
1.一种多组元稀土银钎料，其特征是由Ag、Cu、SnUn、Mn、Si、Ni、Li、fei、混合稀土和 Zn组成，所述各组分的重量百分比分别为23-29wt%的Ag，32_42wt%的Cu，0. 5_2wt%的Sn，0.5-2. 0wt% 的 h，0. 5-2. 2wt% 的 Mn，0. 01-0. lwt% 的混合稀土，Si、Ni、Li 和 Ga 中的含量均在0. 01-0. 1 wt%，余量为Zn。
2.根据权利要求1所述的多组元稀土银钎料，其特征是所述的混合稀土由镧和/或铈组成。
3.根据权利要求1或2所述的多组元稀土银钎料，其特征是所述的各组分的重量百分比分别为:25-27wt% 的 Ag, 36-38wt% 的 Cu，0. 9-1. 5wt% 的 Sn, 1. 0-1. 8wt% 的 In,1.5-2. 2wt% 的 Mn，0. 03-0. 08wt% 的混合稀土，Si、Ni、Li 和 Ga 中的含量均在 0. 03-0. 08 wt%，余量为Si。
4.根据权利要求1或2所述的多组元稀土银钎料，其特征是所述的各组分的重量百分比分别为25. 5 % 的 Ag, 36. 9% 的 Cu, 1. 2% 的 Sn, 1. 4% 的 In, 2% 的 Mn, 0. 03% 的 Li，0. 05% 的Si，0. 06%的Ni, 0. 03%的Ga, 0. 05%的混合稀土，余量为Zn。
全文摘要
本发明涉及一种含锰、铟、锡等元素的多组元稀土银钎料，适用于紫铜、黄铜、碳钢、硬质合金和不锈钢等金属材料的钎焊，其组成是由Ag、Cu、Sn、In、Mn、Si、Ni、Li、Ga、混合稀土和Zn组成，所述各组分的重量百分比分别为23-29wt%的Ag，32-42wt%的Cu，0.5-2wt%的Sn，0.5-2.0wt%的In，0.5-2.2wt%的Mn，0.01-0.1wt%的混合稀土，Si、Ni、Li和Ga中的含量均在0.01-0.1wt%，余量为Zn。本发明具有性价比高，能够取代BAg50CuZnSnNi、BAg50CuZnCd，不含镉元素，钎料熔化温度较低，钎焊工艺性能好的优点。
文档编号B23K35/30GK102240870SQ20111013196
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者余丁坤, 王晓蓉, 金李梅, 陈融, 黄世盛 申请人:杭州华光焊接新材料股份有限公司