专利名称：一种中温铜基无镉钎料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于钎焊的钎料及其该钎料的制备方法。
背景技术：
近三十年，以冰箱、空调为代表的家用电器需求量持续上升，建筑装饰材料及其制造业也在蓬勃发展，钎焊技术在这些行业中扮演了重要角色。据不完全统计，仅家电制造一项，国内每年需要消耗银钎料有100吨，建筑材料加工工具一项，国内每年需要消耗银钎料有200吨。为了追求钎焊工艺性和技术经济性，钎焊者常常优先选用银基含镉钎料，尤其是制冷配件的生产，几乎全部采用含镉钎料。这是由于在Ag-Cu-Zn三元合金中加入Cd可以显著降低合金的液相线、缩小熔化温度区间、改善钎焊工艺性。如BAg45CuZnCd的熔化温度为607～618℃，BAg40CuZnCdNi的熔化温度为595～605℃，是使用最广泛的中温钎料。然而，含镉钎料的大量使用不仅直接危害焊接操作者的健康，也影响周边环境，含镉钎料的生产和使用对环境的污染已经成为一个全球性的问题。国内外也一直在进行中温无镉钎料的研制，来取代目前使用的含镉钎料。主要包括银基钎料和铜基钎料两个系列，但在熔化温度和熔化区间的技术指标方面与含镉钎料相比还有一定差距，此外有的银基钎料填加了大量贵重合金元素，使得该种钎料很难获得广泛应用，铜基钎料虽然价格低，但为了获得较低的熔化温度而添加的合金元素使得钎料的脆性很大，很难加工成焊丝，只能用快速凝固法制成箔状钎料或制成粉状钎料，限制了它的使用范围。
发明内容
本发明的目的是为了解决为取代含镉钎料，铜基钎料在熔化温度和熔化区间的技术指标方面与含镉钎料相比还有一定差距，为了获得较低的熔化温度而添加的合金元素使得铜基钎料的脆性很大，很难加工成焊丝的问题，提供一种中温铜基无镉钎料及其制备方法。本发明的中温铜基无镉钎料具有较低的熔化温度和较窄的熔化区间，钎料的微观组织均匀性较高，具有一定的塑性的特点；中温铜基无镉钎料的制备方法具有工艺流程短、产品质量稳定、挤压成品率高的特点。本发明的中温铜基无镉钎料由下列成分按重量百分比制成Cu74.9～82.96％、Ni1～5.5％、Sn10～12％、P6～7％、Ce0.02～0.3％、La0.02～0.3％。本发明的中温铜基无镉钎料的制备方法由下列步骤实现一、按重量百分比取下列成分Cu74.9～82.96％、Ni1～5.5％、Sn10～12％、P6～7％、Ce0.02～0.3％、La.0.02～0.3％；二、稀土中间合金的配制将混合盐放入坩埚中熔化，混合盐由下列成分按重量百分比组成LiCl50％、KCl50％；待盐完全熔化后，将已经用稀HCl去除氧化膜的Sn放入坩埚中，熔化的盐将Sn完全浸没；待Sn完全熔化后，加入稀土元素Ce和La，Ce和La的重量比为Ce∶La＝1∶1～2，Ce和La的重量占稀土中间合金总重量的4～6％；每4～6分钟搅拌一次，保温25～35分钟后倒出盐溶液，再把稀土中间合金倒入瓷舟冷却；三、中温铜基无镉钎料的熔炼将电解铜和Ni放入中频感应加热炉的石墨坩埚中，升温到600～800℃，加覆盖剂，覆盖剂为经过干馏的木炭，继续升温到1000～1150℃，待电解铜和Ni完全熔化后，加入铜磷合金，熔化后搅拌，加入Sn，加覆盖剂，3～5分钟后降温至960～1000℃，快速将稀土中间合金加入，充分搅拌；视炉烟转乳白色时搅拌、捞渣、降温至920～950℃出炉，倒入准备好的中间包除气，最后经漏斗倒入浇铸模，浇铸前浇铸模加热到250～300℃；四、挤压将铸锭在车床上去除氧化皮并切去冒口，在炉中预热至420～460℃，放入挤压机的料筒中进行挤压，挤压机的模片预热至430～460℃，料筒温度为390～410℃，挤压速度为8～12cm/s，挤压比为100～180。本发明的优点在于通过合金配方的优化及稀土元素的添加使得本发明的中温铜基无镉钎料具有较低的熔化温度和较窄的熔化区间，以及良好的润湿铺展性能，与含镉钎料相当，钎料的微观组织均匀，具有一定的塑性；本发明的制备方法可以获得直径为0.8～2.0的焊丝。本发明的中温铜基无镉钎料不含银等贵重金属，也不含任何有毒元素，价格成本很低。可以取代含镉钎料，尤其适合于铜及铜合金在较低温度下的钎焊。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式的中温铜基无镉钎料由下列成分按重量百分比制成Cu74.9～82.96％、Ni1～5.5％、Sn10～12％、P6～7％、Ce0.02～0.3％、La0.02～0.3％。
具体实施例方式
二本实施方式的中温铜基无镉钎料由下列成分按重量百分比制成Cu79.52％、Ni1.1％、Sn11.9％、P6.9％、Ce0.29％、La0.29％。
具体实施例方式
三本实施方式的中温铜基无镉钎料由下列成分按重量百分比制成Cu78.24％、Ni5.4％、Sn10.2％、P6.1％、Ce0.03％、La0.03％。
具体实施例方式
四本实施方式的中温铜基无镉钎料由下列成分按重量百分比制成Cu76.9％、Ni4.5％、Sn11.5％、P7％、Ce0.05％、La0.05％。
具体实施例方式
五本实施方式的中温铜基无镉钎料由下列成分按重量百分比制成Cu80.6％、Ni1.8％、Sn10.5％、P7％、Ce0.05％、La0.05％。
具体实施例方式
六本实施方式的中温铜基无镉钎料的制备方法由下列步骤实现一、按重量百分比取下列成分Cu74.9～82.96％、Ni1～5.5％、Sn10～12％、P6～7％、Ce0.02～0.3％、La0.02～0.3％；二、稀土中间合金的配制将混合盐放入坩埚中熔化，混合盐由下列成分按重量百分比组成LiCl50％、KCl 50％；待盐完全熔化后，将已经用稀HCl去除氧化膜的Sn放入坩埚中，熔化的盐将Sn完全浸没；待Sn完全熔化后，加入稀土元素Ce和La，Ce和La的重量比为Ce∶La＝1∶1～2，Ce和La的重量占稀土中间合金总重量的4～6％；每4～6分钟搅拌一次，保温25～35分钟后倒出盐溶液，再把稀土中间合金倒入瓷舟冷却；三、中温铜基无镉钎料的熔炼将电解铜和Ni放入中频感应加热炉的石墨坩埚中，升温到600～800℃，加覆盖剂，覆盖剂为经过干馏的木炭，继续升温到1000～1150℃，待电解铜和Ni完全熔化后，加入铜磷合金，熔化后搅拌，加入Sn，加覆盖剂，3～5分钟后降温至960～1000℃，快速将稀土中间合金加入，充分搅拌；视炉烟转乳白色时搅拌、捞渣、降温至920～950℃出炉，倒入准备好的中间包(浇包)除气，最后经漏斗倒入浇铸模，浇铸前浇铸模加热到250～300℃；四、挤压将铸锭在车床上去除氧化皮并切去冒口，在炉中预热至420～460℃，放入挤压机的料筒中进行挤压，挤压机的模片预热至430～460℃，料筒温度为390～410℃，挤压速度为8～12cm/s，挤压比为100～180。
具体实施例方式
七本实施方式的Ce和La的重量比为Ce∶La＝1∶1.1。其它方法和步骤与具体实施方式
六相同。
具体实施例方式
八本实施方式的Ce和La的重量比为Ce∶La＝1∶1.5。其它方法和步骤与具体实施方式
六相同。
具体实施例方式
九本实施方式的Ce和La的重量比为Ce∶La＝1∶1.9。其它方法和步骤与具体实施方式
六相同。
权利要求
1.一种中温铜基无镉钎料，其特征在于它由下列成分按重量百分比制成Cu74.9～82.96％、Ni1～5.5％、Sn10～12％、P6～7％、Ce0.02～0.3％、La0.02～0.3％。
2.根据权利要求1所述的中温铜基无镉钎料，其特征在于它由Cu79.52％、Ni1.1％、Sn11.9％、P6.9％、Ce0.29％、La0.29％制成。
3.根据权利要求1所述的中温铜基无镉钎料，其特征在于它由Cu78.24％、Ni5.4％、Sn10.2％、P6.1％、Ce0.03％、La0.03％制成。
4.根据权利要求1所述的中温铜基无镉钎料，其特征在于它由Cu76.9％、Ni4.5％、Sn11.5％、P7％、Ce0.05％、La0.05％制成。
5.根据权利要求1所述的中温铜基无镉钎料，其特征在于它由Cu80.6％、Ni1.8％、Sn10.5％、P7％、Ce0.05％、La0.05％制成。
6.中温铜基无镉钎料的制备方法，其特征在于它由下列步骤实现一、按重量百分比取下列成分Cu74.9～82.96％、Ni1～5.5％、Sn10～12％、P6～7％、Ce0.02～0.3％、La0.02～0.3％；二、稀土中间合金的配制将混合盐放入坩埚中熔化，混合盐由下列成分按重量百分比组成LiCl 50％、KCl 50％；待盐完全熔化后，将已经用稀HCl去除氧化膜的Sn放入坩埚中，熔化的盐将Sn完全浸没；待Sn完全熔化后，加入稀土元素Ce和La，Ce和La的重量比为Ce∶La＝1∶1～2，Ce和La的重量占稀土中间合金总重量的4～6％；每4～6分钟搅拌一次，保温25～35分钟后倒出盐溶液，再把稀土中间合金倒入瓷舟冷却；三、中温铜基无镉钎料的熔炼将电解铜和Ni放入中频感应加热炉的石墨坩埚中，升温到600～800℃，加覆盖剂，覆盖剂为经过干馏的木炭，继续升温到1000～1150℃，待电解铜和Ni完全熔化后，加入铜磷合金，熔化后搅拌，加入Sn，加覆盖剂，3～5分钟后降温至960～1000℃，快速将稀土中间合金加入，充分搅拌；视炉烟转乳白色时搅拌、捞渣、降温至920～950℃出炉，倒入准备好的中间包除气，最后经漏斗倒入浇铸模，浇铸前浇铸模加热到250～300℃；四、挤压将铸锭在车床上去除氧化皮并切去冒口，在炉中预热至420～460℃，放入挤压机的料筒中进行挤压，挤压机的模片预热至430～460℃，料筒温度为390～410℃，挤压速度为8～12cm/s，挤压比为100～180。
7.根据权利要求6所述的中温铜基无镉钎料的制备方法，其特征在于Ce和La的重量比为Ce∶La＝1∶1.1。
8.根据权利要求6所述的中温铜基无镉钎料的制备方法，其特征在于Ce和La的重量比为Ce∶La＝1∶1.5。
9.根据权利要求6所述的中温铜基无镉钎料的制备方法，其特征在于Ce和La的重量比为Ce∶La＝1∶1.9。
全文摘要
一种中温铜基无镉钎料及其制备方法，它涉及一种用于钎焊的钎料及其该钎料的制备方法。本发明的目的是为了解决为取代含镉钎料，铜基钎料在熔化温度和熔化区间的技术指标方面与含镉钎料相比还有一定差距，为了获得较低的熔化温度而添加的合金元素使得铜基钎料的脆性很大，很难加工成焊丝的问题。本发明的产品由下列成分按重量百分比制成Cu74.9～82.96％、Ni1～5.5％、Sn10～12％、P6～7％、Ce0.02～0.3％、La0.02～0.3％；本发明的方法是将电解铜和Ni放入中频感应加热炉的石墨坩埚中，升温到600～800℃，加覆盖剂。本发明产品的优点在于具有较低的熔化温度和较窄的熔化区间，以及良好的润湿铺展性能，具有一定的塑性；本发明的制备方法可以获得直径为0.8～2.0的焊丝。
文档编号C22C1/03GK1759974SQ20051001046
公开日2006年4月19日 申请日期2005年10月25日 优先权日2005年10月25日
发明者李卓然, 冯吉才, 张理成, 许桂法, 钱乙余, 何鹏 申请人:哈尔滨工业大学, 金华市信和焊材制造有限公司