一种低银无镉钎料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低银无镉钎料及其制备方法，包括如下步骤:含银钎料的制作成型和成型的含银钎料的后加工；并且在将铜、银、锌三种金属熔化混合，将混合后的熔融状态下的合金加入中间材料进行处理，当处理完成后上述物质进行浇铸成型；所述中间材料包括有锡、铟、镓、硅和铈；本发明专利技术所制备的钎料，含银量较低，且具有与含银量高的钎料相同的使用效果，同时还改善了钎料的各个方面的性能，并且钎料熔点适中，不但能够进行黑色金属的焊接，而且还能在黑色金属和黄铜有色金属之间进行有效的钎焊。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低银无镉钎料及其制备方法。
技术介绍
近三十年来，随着电子信息产业、家电、汽车、军工和建筑装饰材料等行业的蓬勃发展，对钎料的需求越来越大，钎焊技术在这些新兴行业中扮演了重要的角色。我国攻克了诸如Cu-P钎料加工困难的技术难关，研制成功了近百种新钎料、新钎剂。钎料合金按合金系统可以分为铜基、银基、铝基、锡铅基、金基、镍基、锰基等十多类，钎料合金的生产厂家在我国有 200 多家，生产品种近 600 种，年产量达 3.5~4.0 万吨。据不完全统计，仅家电制造国内每年需要消耗银钎料 300 吨，银基钎料具有良好的机械性能和工艺性能，它对绝大部分金属材料均具有很好的润湿性，可用于钎接低碳钢，低合金结构钢，高温镍基合金，铜及铜合金等，然而，由于银是稀贵金属，价格昂贵，会给生产造成严重的负担。银常用于黑色金属和黄铜有色金属之间钎焊的无镉钎料的制备，在一定的范围内熔点会随着银含量的变化而发生变化，通常钎料当中的银含量为A.W.S和GB标准中的25%的银含量和许多公司生产的18%的银钎料。当银含量在12%到25%之间，含银量越高，熔点越高，而银含量高于25%或者低于15%时，熔点会急剧的下降，无法满足钎料的基本要求，一般在一些温度要不高的情况下会选择含银量为18%的钎料，而25%的含量的含银钎料通常会在一些温度较高的情况下使用，所以使用较为少，而含银量为18%的钎料的应用则较为普遍，为了进一步降低生产成本，提升企业的竞争力以及满足市场的需要，开发一种与含银18%的银钎料性能相近而含银量更低的钎焊材料，具有重要的经济和现实意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种含银量低的低银无镉中温钎料的制备方法。本专利技术在制备的过程中，通过在熔融状态下Ag、Cu、Zn的融化物里面加入Sn、In、Ga低熔点金属，使钎料熔点温度有大幅度的降低，添加铜-硅中间合金，在将铜引入的同时，也引入硅来抑制锌的挥发，避免在制备的过程中焊缝当中出现气孔。与现有技术相比，本专利技术具有如下效果：1、通过添加物质来改变钎料的熔点：根据合金元素对钎料熔化特性、以及钎焊接头力学性能的影响，并对钎焊接头的微观组织进行了观察和分析，通过差热分析，研究了合金元素对钎料固液相变点和熔化温度区间的影响，表明钎料合金当中Sn、P含量的增加，钎料的熔点会随之降低，Sn的熔点为232℃，磷的熔点为44℃，沸点为280℃，着火点为40℃，通过采用锡作为熔点的改变组分之一，是因为在加热过程中，容易使磷挥发而导致磷含量的损失，同时磷本身的着火点较低，在制备的过程中，需要隔绝空气，添加保护气体，以免磷接触到明火从而燃烧，所以此处采用锡作为熔点的降低的组分之一。而将锡的重量份比设置为1-3是因为，锡在降低熔点的同时，还会增大钎料的固液相之间的间隔，对钎料的流动性造成不易的影响。铟是低熔点金属，熔点约为156℃，当钎料当中的温度较低时，在钎料当中添加In之后，钎料的吸热峰会向低温方向移动，但从结果上看，含铟合金融化温度范围基本没有扩大，所以铟的含量不易过大，否则不利于形成可靠焊点。常态下镓为银白色的金属，熔点只有 29.8℃，在人的手心里就可以熔化，但镓的沸点却很高，高达 2403℃，铟的熔点比金属锡更低，添加铟降低钎料的固、液相线的幅度更为显著，与锡相似铟也可以使钎料熔化区间减小、提高钎料流动性通过增加镓的含量，能够使得钎料的液相线温度降低，并且优化了钎料铺展、钎焊、力学等诸多性能。2、改善钎料各项性能：熔融状态下的金属都是粘性液体。因此，其流动性能可用液态金属的粘度来衡量，粘度越大，则流动性越小。粘度与液态金属的过热度成反比，因此，当钎焊温度一定时，金属的熔化温度降低，则液态金属的过热度增大，将引起金属粘度降低，流动性增强，金属熔化温度升高时，过热度减小，液态金属的粘度增大流动性减弱。综上所述，锡、铟降低银基钎料的熔化温度，引起液态金属过热度增大，流动性增强，从而能够改善钎料的铺展性能。并且锡、铟在银基钎料中能够形成置换式固溶体。置换式固溶体由于溶质原子的存在及原子尺寸的差别，将引起弹性应变-点阵畸变，形成 Cottrell 气团，Cottrell 气团有钉扎位错和阻滞位错滑移的能力。锡、铟的置换式固溶强化作用使接头的强度得到一定程度的提高。同时，镓能与钎料当中的多种组分进行组合，镓与铟形成共晶，共晶温度为15.7℃，Ga在In中可溶解10%为性能优良的β固溶体，Ga-Cu形成包晶型二元状态，Ga在Cu中可溶解17.5%，形成单相α固溶体、塑性好、可加工性好，Ag-Ga也形成包晶型二元状态，Ag-14Ga仍具有优良塑性、可变型加工。并且在材料中加入少量（重量份比为0.02-0.2）的稀土元素铈，不仅能够细化晶柱，增加塑性，改善加工性能，同时由于铈拥有较强亲锡的能力，Ce会优先与Sn化合，这些优先析出、分布均匀的化合物能够成为进一步的非均质形核中心，使得钎缝的组织进一步的细化，同时也减少了钎缝中块状的Cu6Sn6化合物的数量，改善了钎缝的组织分布，从而使钎缝的力学性能得到提高。并且将硅通过采用铜-硅中间合金引入到材料当中，Sn能与铜-硅中间合金的枝晶偏析加重，使得浇铸完成之后的钎料当中的合金热轧组织的细化，使得合金力学性能的影响显著，便于对钎料进行后续的加工。在加入过渡合金进行搅拌时，往混合物当中加入脱氧剂，由于金属在未添加保护介质炼制的过程中，会不可避免的混入氧，氧会以SiO2等形式夹杂，使得钎料的强度、塑性降低，对钎料的疲劳强度以及冲击韧性有严重的影响，不仅增加了钎料的制备难度，同时也增加了钎料焊接焊缝时，强度降低。并且根据实验数据表明，当Ag-Cu-Zn系的钎料银含量的减少，铜含量的增大，钎料的固相线和液相线温度在一定范围能呈上升的状态，并且钎料的融化温度在一定程度能逐渐递增，随后开始大幅度的缩小，降低了银含量也使得钎料融化温度发生了改变，在减少了钎料当中银含量的同时，也保证了与银含含量高时的质量。3、钎料后加工成型便于使用：将浇铸成型的钎料通过车床车去表面氧化物，是因为金属表面的氧化物在加工的过程当中会影响金属表面的加工，不便于后续的处理。并且在挤压成丝后将钎料进行酸洗，不仅增加了钎料去除了未清理干净的氧化物，同时也使得钎料的表面形成一层钝化膜，增加了其抗腐蚀能力。最后将钎料进行拉拔，使得最后完成的钎料具有不同的尺寸，便于实际生产当中的需求。通过采用上述方案制得的钎料熔点适中，不但能够进行黑色金属的焊接，而且还能在黑色金属和黄铜有色金属之间进行有效的钎焊。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术做进一步的详述。实施例一钎料组分如下：银                      6-12；锌                      32-38；铜                      42-58；锡                      1-3；铟                      1-3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低银无镉钎料，其特征在于：所述低银无镉钎料的重量份比为（总量不超过100），银                      6‑12；锌                      32‑38；铜                      42‑58；锡                      1‑3；铟                      1‑3；镓                      1‑3；硅                      0.1‑0.4；铈                      0.02‑0.2。

【技术特征摘要】
1.一种低银无镉钎料，其特征在于：所述低银无镉钎料的重量份比为（总量不超过100），
银                      6-12；
锌                      32-38；
铜                      42-58；
锡                      1-3；
铟                      1-3；
镓                      1-3；
硅                      0.1-0.4；
铈                      0.02-0.2。
2.如权利要求2所述的一种低银无镉中温钎料，其特征在于：所述低银无镉中温钎料的重量分比为：
银                      11
锌                      38
铜                      45
锡                      2
铟                      1
镓                      2
硅                      0.2
铈                      0.03。
3.如权利要求1所述的一种低银无镉钎料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将银、铜、锌进...

【专利技术属性】
技术研发人员：周军狄，
申请(专利权)人：宁波银马焊材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33