一种含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料及其制备方法，所述钎料按质量百分数配比，由0.02％～0.3％的Pr、30.0％的Ag、31.8％的Zn、1.85％的Sn、0.15％的Si、其余为Cu组成。所述制备方法是，先按照Pr：Cu＝1：1.2的比例冶炼得到Cu-Pr二元合金熔体；然后将Cu-Pr二元合金熔体和配比组分中的Ag、Zn、Sn、Si以及剩余的Cu放入冶炼炉中进行冶炼、浇铸，得到含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料铸锭。本发明专利技术的钎料具有良好的铺展性能、焊缝力学性能和固液相线温度。同时节约了银资源，降低了钎料的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料及其制备方法
本专利技术涉及一种钎料，更具体地说，是涉及一种含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料。适合用于紫铜、黄铜、铜合金、碳钢以及不锈钢等金属材料的钎焊。属于钎焊材料及制备

技术介绍
随着信息技术、航空航天技术以及家电工业的发展，钎焊技术以其独特的优越性和灵活性，广泛应用于一些复杂结构、精密结构等可焊性差的工件的焊接。对于很多新材料、复杂构件来说，钎焊有时候是其唯一可行的连接技术。毫无疑问，钎焊技术对于现代工业有着独特的意义，甚至可以说在某种程度上影响着现代工业的发展。银钎料是应用最广的一类硬钎料，具有良好的力学性能、导电导热性、耐腐蚀性，广泛应用于钎焊低碳钢、结构钢、不锈钢、铜及铜合金等。在诸多银钎料中，含镉银钎料因具有非常适中的熔点、良好的加工性能、优良的润湿性能和良好的力学性能，因而在航空航天、电器制造业和家电行业等领域得到极为广泛的应用。近年来，由于经济的快速发展，银钎料的需求量急剧扩大。然而，一方面，银是贵金属，价格比较昂贵，传统的含镉银钎料由于含银量较高，导致成本一直居高不下；另一方面，由于欧盟的“WEEE”和“ROHS”双指令的颁布，明令禁止了包括镉在内的六种有毒物质在电子产品制造中的应用，其中对镉的要求更是要小于100ppm。我国以原信息产业部牵头，相关的六个部门也联合出台了相关政策，禁止镉的应用。因此，“绿色化”的低银无镉银钎料的研发已经成为近年来国内外钎焊界关注的热点。本专利技术的“一种含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料及其制备方法”，即是在这种技术背景下完成的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术存在的问题和缺陷，提供一种性能优良的含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术实现目的的技术方案是：一种含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料，其化学成分按质量百分数配比是：0.02％～0.3％的Pr、30.0％的Ag、31.8％的Zn、1..85％的Sn、0.15％的Si、其余为Cu，总质量百分数为100％。上述所述的Cu和Pr的纯度为99.99％。为达到上述目的，本专利技术实现目的的另一个技术方案是：本专利技术的一种含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料的制备方法，包括如下步骤：第一步、制备Cu-Pr二元合金熔体(1)采用砂纸打磨掉电解铜(Cu)和金属镨(Pr)表面的氧化层，而后用酒精进行超声波清洗；(2)将经处理后的Pr和Cu按照Pr：Cu＝1：1.2的比例，投入真空电弧炉中，抽真空、充入100％纯氩气(Ar)，冶炼得到Cu-Pr二元合金熔体；第二步、制备含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料(1)将第一步得到的Cu-Pr二元合金熔体和配比组分中的Ag、Zn、Sn、Si以及剩余的Cu放入冶炼炉中进行冶炼、浇铸，得到含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料铸锭；(2)将得到的锡、硅、锌和镨的无镉银钎料铸锭通过挤压、拉拔，酸洗，得到含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料丝材。上述第一步中所述氩气的纯度为100％。上述第二步中所述冶炼炉为中频冶炼炉。本专利技术与已有技术相比具有以下优点和有益效果：1、与目前广泛使用的的B-Ag45CuZn钎料相比，有效降低了银(Ag)的含量，性价比高；2、试验验证，本专利技术的钎料具有良好的铺展性能、焊缝力学性能和固液相线温度。3、由于加入微量稀土元素镨(Pr)，发现镨(Pr)对于银基钎料的铺展具有表面活性作用，即能够降低液态钎料的表面张力，提高钎料铺展性。同时，镨(Pr)极易与钎料中的有害杂质S、Bi等反应生成稀土夹杂，能有效去除杂质元素对钎料的影响。生成的稀土相又可以起到形核质点的作用，从而细化晶粒，提高钎料的力学性能。4、通过对比试验，确定了稀土元素镨(Pr)的添加范围。试验发现，稀土镨(Pr)的添加量控制在适当范围内，综合性能为最佳，当镨(Pr)加入的量高于一定范围时，则会产生过多脆性的稀土相，反而降低了钎料的综合性能。附图说明图1为Ag45CuZn和不同镨(Pr)含量的Ag-Cu-Zn-Sn-Si-Pr钎料的铺展特性分析图谱。图2为Ag45CuZn和不同镨(Pr)含量的Ag-Cu-Zn-Sn-Si钎料的固液相温度曲线图。图3为Ag45CuZn和不同镨(Pr)含量的Ag-Cu-Zn-Sn-Si钎料的力学性能分析图谱。图4为含镨(Pr)0.02％时Ag-Cu-Zn-Sn-Si-Pr钎料的显微组织(2000倍)结构图。图5为含镨(Pr)0.08％时Ag-Cu-Zn-Sn-Si-Pr钎料的显微组织(2000倍)结构图。图6为含镨(Pr)0.15％时Ag-Cu-Zn-Sn-Si-Pr钎料的显微组织(2000倍)结构图。图7为含镨(Pr)0.3％时Ag-Cu-Zn-Sn-Si-Pr钎料的显微组织(2000倍)结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和附图，对本专利技术做进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的一种含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料，按质量百分数配比，由0.02％～0.3％的Pr、30.0％的Ag、31.8％的Zn、1..85％的Sn、0.15％的Si、其余为Cu组成，总质量百分数为100％。1、结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明实施例1一、按质量百分数配比本实施例钎料的成分为：30.0％银(Ag)，31.8％锌(Zn)，1.85％锡(Sn)，0.15％硅(Si)、0.02％镨(Pr)，其余为铜(Cu)。二、制备方法第一步：制备Cu-Pr二元合金熔体1、采用砂纸打磨掉电解铜(Cu)和金属镨(Pr)表面的氧化层，而后用酒精进行超声波清洗，得到纯度为99.99％的Cu和Pr；2、将经处理后的Pr和Cu按照Pr：Cu＝1：1.2的比例，投入真空电弧炉中，抽真空、充入100％纯氩气(Ar)，冶炼得到Cu-Pr二元合金熔体；第二步：制备含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料1、将第一步得到的Cu-Pr二元合金熔体和配比组分中的Ag、Zn、Sn、Si以及剩余的Cu放入中频冶炼炉中进行冶炼、浇铸，得到含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料铸锭；2、将得到的锡、硅、锌和镨的无镉银钎料铸锭通过挤压、拉拔，酸洗，得到含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料丝材。三、有益效果本实施例得到的含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料，其固相线温度为675℃、液相线温度为765℃，配合FB102(QJ102)钎剂，钎缝强度：黄铜-黄铜(σb＝330MPa)。实施例2一、按质量百分数配比本实施例钎料的成分为：30.0％银(Ag)，31.8％锌(Zn)，1.85％锡(Sn)，0.15％硅(Si)、0.08％镨(Pr)，其余为铜(Cu)。二、制备方法同实施例1。三、有益效果本实施例得到的含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料，其固相线温度为670℃、液相线温度为755℃，配合FB102(QJ102)钎剂，钎缝强度：黄铜-黄铜(σb＝360MPa)。实施例3一、按质量百分数配比本实施例钎料的成分为：30.0％银(Ag)，31.8％锌(Zn)，1.85％锡(Sn)，0.15％硅(Si)、0.15％镨(Pr)，其余为铜(Cu)。二、制备方法同实施例1。三、有益效果本实施例得到的含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料，其固相线温度为670℃、液相线温度为7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料，其特征在于：按质量百分数配比，由0.02％～0.3％的Pr、30.0％的Ag、31.8％的Zn、1..85％的Sn、0.15％的Si、其余为Cu组成，总质量百分数为100％。

【技术特征摘要】
1.一种含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料，其特征在于：按质量百分数配比，由0.02％～0.3％的Pr、30.0％的Ag、31.8％的Zn、1.85％的Sn、0.15％的Si、其余为Cu组成，总质量百分数为100％。2.根据权利要求1所述的含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料，其特征在于：所述的Cu和Pr的纯度为99.99％。3.一种根据权利要求1所述的含锡、硅、锌和镨的无镉银钎料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：第一步、制备Cu-Pr二元合金熔体(1)采用砂纸打磨掉电解铜，即Cu和金属镨，即Pr表面的氧化层，而后用酒精进行超声波清洗；(2)将经...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖忠民，曹秀斌，钱敏科，王俭辛，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32