一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料制造技术

本发明专利技术是一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料。本发明专利技术的任务是提供一种Cd含量低、钎料液相线温度接近BAg25CuZn钎料，且具有良好润湿、铺展性能以及钎焊接头力学性能的银钎料。本发明专利技术是通过如下技术方案实现的：一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料，该低镉银钎料的各组分的质量百分比为：13.5～16.0wt.％的Ag，45.0～49.0wt.％的Cu，0.05～0.13wt.％的Cd，0.001～0.005wt.％的In，0.001～0.005wt.％的Ga，0.001～0.005wt.％的Sn，0.001～0.005wt.％的RE，余量为Zn，其中，所述的RE为Pr和Nd中的一种或二种。

【技术实现步骤摘要】
一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料
本专利技术属于金属材料类的钎焊材料
，具体涉及一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料。
技术介绍
在已公开的文献GB/T10046-2008《银钎料》中推荐的BAg25CuZn钎料，其熔化温度范围为固相线700℃，液相线790℃，其熔化温度范围虽然不如BAg45CuZn钎料(固相线665℃，液相线745℃)的低，但是仍然是非常受钎料用户钟爱的钎料之一。但是，由于RoHS指令2.0版本的实施、由中国工业和信息化部部务会议审议通过，联合发展改革委、科技部、财政部、环境保护部、商务部、海关总署、质检总局等八部门同意,被称为中国RoHS2.0的《电器电子产品有害物质限制使用管理办法》，也已于2016年1月6日发布，2016年7月1日正式实施。上述法规延续了对Cd元素使用的限制，作为BAg25CuZnCd钎料的替代品，BAg25CuZn钎料，由于其化学成分中的主要元素为Ag、Cu、Zn，且Ag含量为24.0％～26.0％，因此其熔化温度范围为固相线700℃，液相线790℃；虽然添加了1.5％～2.5％的Sn元素的BAg25CuZnSn钎料，其熔化温度范围降低至固相线680℃，液相线760℃，仍然大大高于BAg25CuZnCd钎料的固相线607℃、液相线682℃的熔化温度范围。但Ag含量为24.0％～26.0％的BAg25CuZn、BAg25CuZnSn钎料，其成本仍然偏高，如何降低Ag含量、并使钎料熔化温度范围接近BAg25CuZn钎料，即固相线温度接近700℃，液相线温度接近790℃、且润湿铺展性能与钎缝力学性能接近BAg25CuZn钎料，以满足工业4.0时代钎焊接头对低成本、高性能、高效率的要求，是一个亟待解决的课题。在已公开的中国专利文献中虽然见诸有新型低银钎料的技术信息，如CN201310308083.6推荐的“一种连接黄铜和不锈钢的银钎料”，其Ag含量在18～22wt.％范围，固相线温度在640～690℃，液相线温度在770～800℃；CN200910097817.4提供的“含锂和铌的无镉银钎料及其生产方法”，其固相线温度在725℃～735℃，液相线温度在760℃～770℃；CN201610500401.2推荐的“一种含锰、锡的无镉低银钎料及其制备方法”，其Ag含量在13～19wt.％范围，固相线温度在685℃，液相线温度在765℃等等。此外，已有无镉银钎料能够降低熔化温度(或称固相线温度、液相线温度)的共同特点是添加至少一种或多种低熔点元素如Sn(熔点231.9℃)、In(熔点156.6℃)、Li(熔点180.5℃)以及能降低钎料熔点的Ni元素等。由于In、Li属于“稀有元素”，全世界的年产量亦很有限，In的价格与白银相当或高于白银，Li的价格约在800-1000元/kg，远远高于Cu(约为35-40元/kg)。因此，不具备大批量应用的价值；Sn元素价格不高且储量丰富，但是，大量添加，由于易形成硬而脆的金属间化合物Cu6Sn5，造成银钎料“加工困难”，除了在BAg60CuSn钎料中Sn的添加量可以达到9.5％～10.5％外，在Ag-Cu-Zn-Sn系列钎料中一般添加量均在1.5％～2.5％，个别如BAg56CuZnSn中Sn的添加量为4.5％～5.5％(参见GB/T10046-2008《银钎料》表2)。至今，在主成份为Ag、Cu、Zn元素(不含磷元素)，归类为GB/T10046-2008的银钎料中，Li、In、Sn元素含量低于0.15％的所有银钎料，均未见润湿铺展性能、钎缝力学性能、固相及液相线温度等综合性能能够接近BAg25CuZn钎料的低银钎料的报道。
技术实现思路
本专利技术的任务在于提供一种Ag含量为15％左右、Cd含量低于0.15％、钎料液相线温度接近GB/T10046-2008《银钎料》BAg25CuZn钎料，且具有良好润湿、铺展性能以及钎焊接头力学性能的新型银钎料，以满足非电器电子、非家电行业(即非RoHS指令限制的行业)某些特殊产品钎焊要求的低银钎料。本专利技术的任务是通过如下技术方案实现的：一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料，该低镉银钎料的各组分的质量百分比为：13.5～16.0wt.％的Ag，45.0～49.0wt.％的Cu，0.05～0.13wt.％的Cd，0.001～0.005wt.％的In，0.001～0.005wt.％的Ga，0.001～0.005wt.％的Sn，0.001～0.005wt.％的RE，余量为Zn，其中，所述的RE为Pr和Nd中的一种或二种。在所述的一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料中，所述的钎料的组分Ag为纯度为99.99％的银板(IC-Ag99.99)。在所述的一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料中，所述的钎料的组分Cu为电解铜(Cu-cath-1、Cu-cath-2和Cu-cath-3中的一种或一种以上)。在所述的一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料中，所述的钎料的组分Cd为镉锭。在所述的一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料中，所述的钎料的组分In为金属铟。在所述的一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料中，所述的钎料的组分Ga为金属镓。在所述的一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料中，所述的钎料的组分Sn为锡锭。在所述的一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料中，所述的钎料的组分Zn为锌锭。在所述的一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料中，所述的钎料的组分Pr为金属镨。在所述的一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料中，所述的钎料的组分Nd为金属钕。在所述的一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料中，制备该低镉银钎料的方法是：按该低镉银钎料的各组分的质量百分比加入中频冶炼炉坩埚内，采用中频冶炼工艺，通过冶炼、浇铸、挤压、拉拔，即得到所需要的低镉银钎料丝材。本专利技术的钎料固相线温度在720℃～730℃范围、液相线温度在775℃～785℃范围，非常接近BAg25CuZn的固、液相线温度(固相线温度为700℃，液相线温度为790℃)，可满足许多RoHS指令没有限制的“非电器电子设备”等产品的钎焊需要。本专利技术主要解决了以下两个关键技术问题：1、本专利技术的低镉银钎料成分中含有RoHS指令限制使用的Cd元素。但是，Cd元素含量≤0.13％，且满足美国标准AWSA5.8/A5.8M：2004对含银钎料的规定，研制开发出的低镉银钎料具有较低熔点、润湿铺展性能优良、钎缝力学性能优异的特点。2、通过在本专利技术的低镉银钎料中加入适量比例的Ga、In、Sn和RE(Pr和/或Nd)元素，使得本专利技术的低镉银钎料在紫铜、黄铜(如H62黄铜)、Q235钢、304不锈钢上均具有优良的润湿铺展性能，铺展面积、钎缝接头抗剪强度均接近BAg25CuZn钎料，且Ag含量降低了约10％，大大降低了钎料制造成本，具有显著的经济效益。与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案的创造性在于：1、研究发现了添加质量分数为0.05％的微量Cd元素至含Ag量为13.5％～16.0％的低银钎料中，钎料的润湿铺展性能即有显著提高，且熔化温度亦有显著下降。随着Cd含量的增加，钎料的润湿铺展面积增加，且钎料熔化温度下降幅度增加。通过理论分析Cu-Cd、Zn-Cd二元合金相图可知，这是由于Cu与Cd可以形成熔点为549℃、Zn与Cd可以形成熔点为266℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料，其特征在于该低镉银钎料的各组分的质量百分比为：13.5～16.0wt.％的Ag，45.0～49.0wt.％的Cu，0.05～0.13wt.％的Cd，0.001～0.005wt.％的In，0.001～0.005wt.％的Ga，0.001～0.005wt.％的Sn，0.001～0.005wt.％的RE，余量为Zn，其中，所述的RE为Pr和Nd中的一种或二种。

【技术特征摘要】
1.一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料，其特征在于该低镉银钎料的各组分的质量百分比为：13.5～16.0wt.％的Ag，45.0～49.0wt.％的Cu，0.05～0.13wt.％的Cd，0.001～0.005wt.％的In，0.001～0.005wt.％的Ga，0.001～0.005wt.％的Sn，0.001～0.005wt.％的RE，余量为Zn，其中，所述的RE为Pr和Nd中的一种或二种。2.根据权利要求1所述的一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料，其特征在于所述的钎料的组分Ag为纯度为99.99％的银板(IC-Ag99.99)。3.根据权利要求1或2所述的一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料，其特征在于所述的钎料的组分Cu为电解铜(Cu-cath-1、Cu-cath-2和Cu-cath-3中的一种或一种以上)。4.根据权利要求1或2所述的一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆静宜，刘安琪，骆华明，
申请(专利权)人：金华市金钟焊接材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33