本发明涉及一种焊料技术领域，特别涉及一种黄铜钎料及其制备方法。
背景技术：
当前在各工业领域，钢的硬钎焊采用的钎料合金主要有银钎料(Ag-Cu-Zn系)、黄铜钎料(Cu-Zn系)等。银钎料由于具有较低的熔化温度、优良的润湿性能及良好的综合力学性能得以广泛应用。但随着不可再生资源的过度使用，贵金属银的价格不断上涨，导致生产厂家的制造成本不断增加。为使不可再生资源的合理配置，降低制造成本，人们又开始关注在各工业领域应用黄铜钎料的可行性。
由于黄铜的熔点较高，因此不利于工件的焊接。由于银的加入能够有效的降低黄铜焊料的熔点并且有效的提高黄铜焊料的钎焊流动性，因此现有技术中，大多数黄铜基体的钎料中多数均含有银。银的加入可以降低黄铜钎料的熔点，其中银黄铜钎料中最常用的含银量为2％、5％、10％、15％、20％、30％、35％、40％、45％、50％等，但由于银为一种贵金属，其价格较高，因此在黄铜钎料中加入银提高了钎料的成本。
另一种为传统使用的黄铜焊料改性的方式是添加镉金属，镉金属能够有效的降低黄铜焊料的熔点，并且很可观的提高黄铜焊料的钎焊流动性。然而由于镉金属对环境的污染极大，对操作工人的身体健康影响很大，现在世界各国都已经禁止使用。
技术实现要素：
本发明提供一种黄铜钎料及其制备方法，该黄铜钎料含有微量的银、不含镉、可降低传统黄铜钎料熔点提高活性，且成本较低。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种黄铜钎料，按质量百分比计由以下原料制成：Cu56～59％、Sn0.7～1.0％、Si0.05～0.15％、Mn0.03～0.09％、Fe0.35～1.20％、Ni0.1～0.6％、Ag1.0～3.0％、Ge0.05～0.3％、P0.02～0.08％、余量为Zn和不可避免的杂质。
其中，优选地，一种黄铜钎料，按质量百分比计由以下原料制成：Cu57～58％、Sn0.8～0.9％、Si0.08～0.12％、Mn0.04～0.06％、Fe0.5～0.8％、Ni0.2～0.5％、Ag1.5～2.5％、Ge0.1～0.2％、P0.04～0.06％、余量为Zn和不可避免的杂质。
其中，优选地，一种黄铜钎料，按质量百分比计由以下原料制成：Cu57％、Sn0.8％、Si1.0％、Mn0.05％、Fe0.6％、Ni0.4％、Ag2.0％、Ge0.15％、P0.05％、余量为Zn和不可避免的杂质。
本发明并提供了一种黄铜钎料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将P与一半质量的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-P；
(2)再将Ni与剩余的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-Ni；
(3)将制得的中间合金Cu-P和Cu-Ni放入感应炉中加热到1100℃以上并使其熔化；
(4)加入Zn并充分搅拌，同时迅速降低熔化金属温度到900℃；
(5)待熔化金属均匀后加入Ag并充分搅拌；
(6)加入Sn、Si、Mn、Fe、Ge然后浇铸；
(7)按常规的钎料加工方法挤压、拉丝制得该黄铜钎料。
本发明中各组份的作用及含量限定的原理如下(含量均以质量百分比计)：
Cu和Zn：为保证钎料合金组织为α-Cu固溶体；钎料有良好的加工性能，根据Cu-Zn二元相图，Cu和Zn的比例应限定在Cu：Zn在56-59％：35％-42％范围内。
Sn：在Cu-Zn合金中添加Sn，可降低钎料合金的熔化温度，增加润湿性。但Sn在Cu和Zn中的固溶度非常小，因此加入的Sn会和Cu形成金属间化合物，使钎料变脆，优选为0.7-1.0％。
Ag：可降低钎料合金的熔化温度；改善润湿性，同时改善钎料的力学性能。从材料成本及钎焊接头综合性能考虑，优选为Ag：1.0-3.0％。
Ge：在Cu中有较大的固溶度，但Ge为活性元素(活性低于Si)，可防止Zn的蒸发，和Fe不会形成金属间化合物，同时考虑本发明的黄铜钎料钎焊温度有所降低，因此优选为0.05-0.30％。
另外，通过添加微量合金元素Mn、Ni、Si来改善钎料的钎焊工艺性能和力学性能。添加Mn、Fe和Ni可改善钎料在硬质合金上的润湿性；添加Si来防止在钎焊过程中Zn的蒸发。在以上钎料合金中加入微量P来提高钎料的润湿性。
本发明先将Ni、P分别与Cu进行预先熔炼，制成中间合金Cu-Ni、Cu-P再进行后续熔炼。通过Cu-Ni、Cu-P合金制备，降低了熔炼温度，避免熔炼温度过高造成其他原料的过度损耗。另外，能保证中间合金含磷的重量百分比准确，为后续最终无铅焊料的制备提供方便快捷准确的计量操作。
本发明的黄铜钎料主要用于钎焊铜及铜合金、钢、铸铁等。可采用火焰钎焊，炉中焊或感应焊。
本发明的有益效果：
(1)在钎焊时，界面不会形成金属间化合物，界面可得到和银钎料相同的α-Cu固溶体界面组织，从而提高钎焊接头的可靠性。
(2)和现有的黄铜钎料比较，由于熔化温度较低，可取代银钎料用于钢/铜接头的钎焊。
(3)本发明所述的黄铜钎料由于含Ag量较低，因此成本较低。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种黄铜钎料，按质量百分比计由以下原料制成：按质量百分比计由以下原料制成：Cu57％、Sn0.8％、Si1.0％、Mn0.05％、Fe0.6％、Ni0.4％、Ag2.0％、Ge0.15％、P0.05％、余量为Zn和不可避免的杂质。
本实施例黄铜钎料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将P与一半质量的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-P；
(2)再将Ni与剩余的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-Ni；
(3)将制得的中间合金Cu-P和Cu-Ni放入感应炉中加热到1100℃以上并使其熔化；
(4)加入Zn并充分搅拌，同时迅速降低熔化金属温度到900℃；
(5)待熔化金属均匀后加入Ag并充分搅拌；
(6)加入Sn、Si、Mn、Fe、Ge然后浇铸；
(7)按常规的钎料加工方法挤压、拉丝制得该黄铜钎料。
本实施例的黄铜钎料熔化温度：固相线865℃、液相线890℃。钎料抗拉强度372Mpa。
实施例2
本实施例提供一种黄铜钎料，按质量百分比计由以下原料制成：Cu56％、Sn1.0％、Si0.05％、Mn0.09％、Fe0.35％、Ni0.6％、Ag1.0％、Ge0.3％、P0.02％、余量为Zn和不可避免的杂质。
本实施例黄铜钎料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将P与一半质量的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-P；
(2)再将Ni与剩余的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-Ni；
(3)将制得的中间合金Cu-P和Cu-Ni放入感应炉中加热到1100℃以上并使其熔化；
(4)加入Zn并充分搅拌，同时迅速降低熔化金属温度到900℃；
(5)待熔化金属均匀后加入Ag并充分搅拌；
(6)加入Sn、Si、Mn、Fe、Ge然后浇铸；
(7)按常规的钎料加工方法挤压、拉丝制得该黄铜钎料。
本实施例的黄铜钎料熔化温度：固相线870℃、液相线892℃。钎料抗拉强度380Mpa。
实施例3
本实施例提供一种黄铜钎料，按质量百分比计由以下原料制成：Cu59％、Sn0.7％、Si0.15％、Mn0.03％、Fe1.20％、Ni0.1％、Ag3.0％、Ge0.05％、P0.08％、余量为Zn和不可避免的杂质。
本实施例黄铜钎料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将P与一半质量的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-P；
(2)再将Ni与剩余的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-Ni；
(3)将制得的中间合金Cu-P和Cu-Ni放入感应炉中加热到1100℃以上并使其熔化；
(4)加入Zn并充分搅拌，同时迅速降低熔化金属温度到900℃；
(5)待熔化金属均匀后加入Ag并充分搅拌；
(6)加入Sn、Si、Mn、Fe、Ge然后浇铸；
(7)按常规的钎料加工方法挤压、拉丝制得该黄铜钎料。
本实施例的黄铜钎料熔化温度：固相线859℃、液相线884℃。钎料抗拉强度368Mpa。
实施例4
本实施例提供一种黄铜钎料，按质量百分比计由以下原料制成：
按质量百分比计由以下原料制成：Cu57％、Sn0.9％、Si0.08％、Mn0.04～0.06％、Fe0.8％、Ni0.2％、Ag2.5％、Ge0.1％、P0.06％、余量为Zn和不可避免的杂质。
本实施例黄铜钎料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将P与一半质量的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-P；
(2)再将Ni与剩余的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-Ni；
(3)将制得的中间合金Cu-P和Cu-Ni放入感应炉中加热到1100℃以上并使其熔化；
(4)加入Zn并充分搅拌，同时迅速降低熔化金属温度到900℃；
(5)待熔化金属均匀后加入Ag并充分搅拌；
(6)加入Sn、Si、Mn、Fe、Ge然后浇铸；
(7)按常规的钎料加工方法挤压、拉丝制得该黄铜钎料。
本实施例的黄铜钎料熔化温度：固相线866℃、液相线889℃。钎料抗拉强度370Mpa。
实施例5
本实施例提供一种黄铜钎料，按质量百分比计由以下原料制成：Cu58％、Sn0.8％、Si0.12％、Mn0.04％、Fe0.8％、Ni0.2％、Ag2.5％、Ge0.1％、P0.06％、余量为Zn和不可避免的杂质。
本实施例黄铜钎料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将P与一半质量的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-P；
(2)再将Ni与剩余的Cu进行预选熔炼，制成中间合金Cu-Ni；
(3)将制得的中间合金Cu-P和Cu-Ni放入感应炉中加热到1100℃以上并使其熔化；
(4)加入Zn并充分搅拌，同时迅速降低熔化金属温度到900℃；
(5)待熔化金属均匀后加入Ag并充分搅拌；
(6)加入Sn、Si、Mn、Fe、Ge然后浇铸；
(7)按常规的钎料加工方法挤压、拉丝制得该黄铜钎料。
本实施例的黄铜钎料熔化温度：固相线861℃、液相线892℃。钎料抗拉强度367Mpa。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。