多元合金无镉低银钎料制造技术

一种多元合金无镉低银钎料，属于钎焊材料类，其特征在于各组分的质量百分含量为：银：１６．０％－２０．０％，锌：３６．０％－４２．０％，锡：１．５％－２．５％，镓：０．５％－１．５％，铟：０．５％－２．５％，镍：０．４％－０．６％，锆：０．０５％－０．１％，锗：０．００１％－０．１％，铈：０．０３％－０．１％，镧：０．０３％－０．０６％，余量为铜。本发明专利技术的优点在于产品不含镉、含贵金属总量低、成本低，钎焊铜、铜合金及钢的接头强度高、铺展性好、工艺性能良好，主要技术指标与含镉银钎料Ｂ－Ａｇ４０ＣｕＺｎＣｄ相近，可取代其在钎焊产品中的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钎焊材料类，具体涉及一种多元合金无镉低银钎料。
技术介绍
传统的银钎料为含镉钎料，如BAg45CuZnCd、 BAg40CuZnCdNi等，由于含镉钎料具 有优良的钎焊工艺性能和技术经济性，被广泛用于家电、建筑等行业，特别是制冷配件的生 产大量使用含镉钎料。但是，由于镉对人体健康的有害作用和对环境污染的不利影响，国际 上对于含镉材料的使用进行了限制，如美国环境保护署(EPA)规定，镉及其化合物是17种 严重危害人类寿命与自然环境的化学物质之一，在工业产品中应限制使用；欧洲议会与欧 盟部长会议组织2003年正式批准WEEE和ROHS的官方指令生效，要求2006年7月1日起 禁止在电子产品中使用镉等危害元素；由国家发改委、国家环保总局、商务部、工商管理总 局、海关总署、信息产业部等六部委联合会签的《电子信息产品生产污染防治管理办法》，提 议2006年7月1日起投放市场的国家重点监管目录内的电子信息产品不能含有镉等有害 金属元素。可见家电等行业的钎料无镉化已成为一种强制性的要求，开发无镉钎料对于提 高钎焊机电产品的竞争力和保护环境与人类健康具有积极意义。 目前的无镉钎料主要是银基钎料与铜基钎料，其中银基钎料是以银、铜和锌三种 合金组元为基础，通过加入或不加入其它合金元素，构成一系列钎焊材料，可用于钎焊紫 铜、黄铜、碳钢、不锈钢、镍基合金及可伐合金等。由于禁止了镉元素的使用，该类钎料通常 要增加贵金属Ag的含量才能获得较高的钎焊工艺性能，这使得钎料产品成本增加的同时 也消耗了大量的稀缺贵金属。铜基钎料主要是Cu-P钎料，但由于钎料中含有P，在焊接钢等 黑色金属时，容易在界面处形成脆性的化合物，限制了其使用。因此，要获得能够钎焊钢等 黑色金属的无镉钎料，仍需要以Ag-Cu-Zn合金系为基础，通过加入多种少量合金组元来进行钎料性能的综合调整并优化各种钎料合金组元的组成比例，是获得新型无镉银钎料的主 要途径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决无镉银钎料含银及其它稀有贵金属含量过高、成本太大而 无法推广应用的问题，提供一种多元合金无镉低银钎料，该钎料产品完全不含有毒元素镉， 含银量低，钎焊工艺性能优良，满足钎焊紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢及镍基合金等材料器件， 具有与含银量40%的B-Ag40CuZnCd钎料相当综合性能。 本专利技术为了解决目前无镉银钎料成本过高的问题，以Ag、 Cu、 Zn三种金属为主要 钎料合金组元，在合适的三种合金组元比例所构成的合金基础上，通过添加其他合金元素 来降低钎料熔点和提高钎料性能。 本专利技术的技术方案如下 本专利技术一种多元合金无镉低银钎料，其特征是由下列成分按重量百分比构 成银16. 0 % -20. 0 %，锌36. 0 % -42. 0 %，锡1. 5 % -2. 5 %，镓0. 5 % -1. 5 %，铟0. 5 % -2. 5 %，镍0. 4 % -0. 6 %，锆0. 05 % -0. 1 %，锗0. 001 % -0. 1 %，铈 0. 03% -0. 1%，镧:0. 03% -0. 06%。 本专利技术所述配方中铈和镧的质量比为i : i. i i : 2.o，铈和镧的总量之和在钎料合金中的质量比不低于O. 08%。 本专利技术的优点在于 (1)本专利技术的多元无镉低银钎料与传统无镉Ag-Cu-Zn钎料相比，含银量大大降 低，降低了钎料成本，节约了贵金属资源。 (2)本专利技术通过微量多组元合金化的方法来调整钎料性能，各种合金组元的作用 如下Ga、In和Sn主要用于降低钎料熔化温度；Ni用于提高钎料在黑色金属表面的润湿铺 展性能；Ge改善加Sn造成的钎料脆性并提高钎料润湿性；Zr主要用于细化钎料晶粒；复合 稀土用于强化铸态钎料晶界、抑制晶粒长大并提高钎料润湿性。上述合金元素在钎料重点 的作用相互补充，经过对各组元成分含量比例进行优化，使得本专利技术的无镉银钎料具有较 低的熔化温度、良好的润湿铺展性能，与常用的含镉钎料B-Ag40CuZnCd相当。 (3)本专利技术的钎料微观组织均匀，具有较好的塑性，能够制备成直径为1. 0-2. Omm 的焊丝以供施焊，钎焊后，能够获得与传统无镉钎料B-Ag40CuZnCd相当的钎焊接头强度。 此外，本专利技术的钎料含有的银与镓和铟等贵金属总量较低，特别降低了钎料中Ag的含量， 使得钎料总成本较低，并且钎料尤其适合于铁基合金的钎焊。 本专利技术与其他无镉银钎料不同的是加入了多种微量元素综合调整钎料性能，特 别是加入了Ge和Zr。该多元合金无镉低银钎料配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊紫铜-紫 铜、黄铜_黄铜等材料组合时，对母材的润湿性能、铺展性能、焊缝力学性能与BAg40CuZnCd 相当；钎焊碳钢-碳钢材料组合时，本专利技术的钎料对母材的润湿性能、铺展性能优于 BAg40CuZnCd，焊缝力学性能与之相当。具体实施例方式本专利技术一种多元合金无镉低银钎料，由下列成分按重量百分比构成 银16. 0 % -20. 0 %，锌36. 0 % -42. 0 %，锡1. 5 % -2. 5 %，镓0. 5 % -1. 5 %， 铟0. 5 % -2. 5 %，镍0. 4 % -0. 6 %，锆0. 05 % -0. 1 %，锗0. 001 % -0. 1 %，铈 0. 03%-0. 1%，镧0. 03%-0. 06%，其中铈和镧的质量比为1 : 1. 1 1 : 2. O，铈和镧的 总量之和在钎料合金中的质量比不低于0. 08%。 本专利技术的钎料是通过如下方法进行制造的按照规定的配方，采用市售电解铜、锌 锭、白银、金属锡、金属镓、金属铟、金属镍、金属锗、铜锆合金及铈和镧的混合稀土合金，进 行配料，采用常规中频冶炼炉进行熔炼，熔炼后浇铸成铸锭，经过对铸锭进行剥皮、切断，采 用感应加热对铸锭进行挤压预热，然后采用热挤压的方式将钎料加工成丝材，经过多次拉 伸制成所需直径的焊丝。根据生产需要，也可将金属锡、金属镓、金属铟、金属锗分别预先冶 炼成合金，再加入Ag-Cu-Zn合金中进行冶炼和浇铸，通过挤压和拉丝工艺，获得钎料焊丝。 实施例1 按钎料合金成分配料，合金成分的重量百分比组成为锌39.0%，银16.0%， 锡1. 5%，镓0. 5%，铟2. 5%，镍0. 4%，锆0. 05 % ，锗0. 1 % ，铈0. 03 % ，镧0. 05%，余量为铜。加工成直径2. Omm的丝材，配合FB102钎剂，用常规方法钎焊铜合金及钢，钎料在母材上润湿性能良好，将钎焊对接钎缝接头的强度数据为紫铜-紫铜ob = 179MPa、黄 铜_黄铜o b = 2画Pa、 Q235碳钢-Q235碳钢o b = 315MPa。 实施例2 按钎料合金成分配料，合金成分的重量百分比组成为锌39. 5%，银17.0%， 锡1. 7%，镓0. 6%，铟1. 5%，镍0. 6%，锆0. 09%，锗0. 05%，铈0. 1%，镧0. 04%，余量为铜。加工成直径2. 0mm的丝材，配合FB102钎剂，用常规方法钎焊铜合金及钢，钎料 在母材上润湿性能良好，将钎焊对接钎缝接头的强度数据为紫铜-紫铜ob = 185MPa、黄 铜_黄铜o b = 297MPa、 Q235碳钢-Q235碳钢o b = 335MP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多元合金无镉低银钎料，其特征是由下列成分按重量百分比构成：银：１６．０％－２０．０％，锌：３６．０％－４２．０％，锡：１．５％－２．５％，镓：０．５％－１．５％，铟：０．５％－２．５％，镍：０．４％－０．６％，锆：０．０５％－０．１％，锗：０．００１％－０．１％，铈：０．０３％－０．１％，镧：０．０３％－０．０６％。

【技术特征摘要】
一种多元合金无镉低银钎料，其特征是由下列成分按重量百分比构成银16.0％-20.0％，锌36.0％-42.0％，锡1.5％-2.5％，镓0.5％-1.5％，铟0.5％-2.5％，镍0.4％-0.6％，锆0.05％-0.1％，锗0.00...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉海，
申请(专利权)人：金华市三环焊接材料有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]