合金制造技术

本发明专利技术涉及含有铜、银、锌、锰和铟的新型硬钎焊合金及其生产方法和使用方法。

alloy

The invention relates to a new hard brazed alloy containing copper, silver, zinc, manganese and indium, and the production method and use method of the alloy.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】合金硬钎焊是一种用于在批量生产和原型生产二者中接合零件的重要技术。它是一种使用金属添加剂(硬钎焊焊料)接合金属零件的经济型过程，使零件仅暴露于较低的机械应力。任选地，经常使用助焊剂和/或惰性气体。硬钎焊焊料的熔化温度低于待硬钎焊的金属零件的熔化温度。两者都由熔化的焊料进行润湿，而其本身不熔化。用于熔化在600℃至800℃之间的范围内的常见硬钎焊合金通常为Ag-Cu-Zn焊料，并且其在诸如例如DINENISO17672和AWSA5.8M/A5.8-2011(钎料)和US-A-2019984的标准中有所描述。此类合金可用于多个应用，但是至于其易腐蚀性，并且由于针对给定银含量的熔化范围应该尽可能低，此类合金并不总是满足所有要求。具有更高银含量的改性Ag-Cu-Zn硬钎焊合金通常还含有镍(Ni)和锰(Mn)，并且从DE19725956中是已知的。这种硬钎焊合金常用于工具工业中。可以添加镍以增加硬钎焊接头的强度，并且改善工具钢上的润湿行为。然而，这会导致合金的熔化范围增大。EP-A-1078711公开了含有少量镓、铟、锡或锰的Ag-Cu-Zn硬钎焊合金。然而，这些合金通常缺乏良好的机械性能，如延展性和变形性，并且在银含量较低的情况下表现出熔化温度增加，并且因此表现出与具有较高银含量的材料相同的缺点。CN-A-102909489公开了适用于在850℃以上而不是在例如720℃或730℃的较低温度下进行硬钎焊的硬钎焊焊料。目的是提供易于生产的新型硬钎焊合金，其尽管相比于Ag125银含量显著降低，但是可以在相当的焊接温度下工作，诸如当焊接铜、黄铜、不锈钢和结构钢如S235时。标准结构钢为例如，S235JR+AR(EN10025-2:2004-10的新版本，以前的S235JRG2，甚至更早的St37-2，材料编号1.0036至1.0038，之前的名称，根据EU25-72，还为Fe360B)或者还有S355J2+N(EN10025-2:2004-10的新版本，以前的S355J2G3，甚至更早的St52-3N，材料编号1.0577或1.0570，之前的名称，根据EU25-72，还为Fe510D1)。结构钢等级在EN10025中进行了标准化。此外，硬钎焊合金必须在与Ag125的温度相当的温度下完全熔化，同时在室温下具有良好的冷成形性(例如，用于冷轧、拉丝或丝轧)以及足够延展性以便焊接化合物，并且一定不含镉，以便是生态无害的。合金是有利的，在重结晶10％后(相对于变形之前和之后的直径)，其在丝中具有10％的最小冷加工性。已知由于Ag-Cu体系的共晶行为，Ag-Cu-X合金的银含量在合金的液相线温度中起重要作用。限定银含量的低熔点意指如果不添加降低熔点的附加元素，则限定银含量(例如，13％)的熔化温度比含25％银的合金明显更高。降低熔点的元素必须在此过程中巧妙地结合，并与增加熔点的元素相匹配，使得不对接合接头的冷加工能力和强度产生不利影响。这个问题通过不含碱金属和碱土金属、磷和镉(不可避免的杂质除外)的硬钎焊合金来解决，该合金含有10重量％至15重量％的银、20重量％至35重量％的锌、5重量％至15重量％的锰、0.1重量％至4重量％的铟、以及(ad)100重量％的铜和不可避免的杂质，其中合金还可包含0重量％至3重量％的锡和/或镓，并且在不同情况下还可包含0至1重量％的硅、锗和镍，并且组分的总量合计达100重量％。一个具体的实施方案涉及一种含有11重量％至14重量％的银、20重量％至30重量％的锌、8重量％至12重量％的锰、1重量％至3重量％的铟、以及100重量％的铜和不可避免的杂质的硬钎焊合金，并且其中组分的总量合计达100重量％；或者一种含有12重量％至14重量％的银、22重量％至28重量％的锌、9重量％至11重量％的锰、1.5重量％至2.5重量％的铟、以及100重量％的铜和不可避免的杂质的硬钎焊合金，并且其中组分的总量合计达100重量％。尽管这些实施方案不含碱金属和碱土金属、磷和镉，不可避免的杂质除外。上述实施方案可任选地包含0.1重量％至2.0重量％，具体地，0.5重量％至1.5重量％的锡。这可能是为了控制熔点，特别是降低熔点而添加的，但是如果其含量过高，则会导致脆化。上述实施方案还可任选地包含0.1重量％至0.8重量％，具体地，0.3重量％至0.7重量％的镓，可与上述锡一起添加。上述实施方案可任选地包含0.1重量％至0.6重量％，具体地0.2重量％至0.5重量％的锗，可与上述锡、镓或它们的组合一起添加。与锡和镓类似，可以添加锗来精细调节熔点，但是如果添加量过大，同样会导致脆化。上述实施方案可任选地包含0.1重量％至0.5重量％，具体地0.2重量％至0.4重量％的硅，可与上述锡、镓、锗或它们的组合一起添加。可以加入这些物质来控制焊料的熔点和流动性，但是如果含量过高，则会在铁基合金焊接过程中导致接合区脆化。上述实施方案可任选地包含0.2重量％至1.0重量％，具体地，0.3重量％至0.7重量％的镍，可与上述锡、镓、锗、硅或它们的组合一起添加。这些物质可用于控制铁和铜合金的润湿特性，但是如果含量过高，可能会导致熔化范围的增加。由于镉毒性较高，因此要避免使用。碱金属和碱土金属(即，锂、钠、钾、铷、铯、钫、铍、镁、钙、锶、钡和镭)对氧化过于敏感。不得使用磷(P)，因为其会在涉及铁和含铁合金的硬钎焊接头中形成脆性金属间相。碱金属及碱土金属、磷和镉只能以不可避免杂质的量存在，就像某些附加金属一样。不可避免杂质的含量总计可不大于0.5重量％，并且优选地为0.3重量％。铝可以作为杂质以最多0.001重量％的量存在。与上面列出的其它碱金属和碱土金属一样，磷、镁或钙分别可以最多0.008重量％的量作为杂质而存在。镉、硒、碲、锡、锑、铋和砷可以作为杂质存在，并且各自的量最多为0.01重量％。铅可以作为杂质以最多0.025重量％的量存在。硫可以作为杂质以最多0.03重量％的量存在。甚至铁可以作为杂质以最多0.15重量％的量存在。杂质可以最多0.5重量％或0.3重量％或0.15重量％的总量存在。不含镉和磷意味着在每种情况下镉含量最多0.01重量％，并且磷含量最多0.008重量％。由于钴的存在导致液相线温度显著增加，因此钴可以仅作为不可避免的污染物以最多0.05重量％，具体地，仅为0.01重量％的量存在。为了消除误解，应当指出的是，本专利技术的硬钎焊合金必须含有铜。铜的含量通常为26重量％至64.9重量％。在该实施方案中，除了不可避免的杂质以外，合金不含碱金属及碱土金属、磷和镉，因此含有10重量％至15重量％、10重量％至13.5重量％或10重量％至13重量％的银；20重量％至35重量％、15重量％至25.5重量％或20重量％至25重量％的锌；5重量％至15重量％、8重量％至12重量％或9重量％至11重量％的锰；0.1重量％至4重量％、1重量％至2.5重量％或1.7重量％至2.3重量％的铟；26重量％至64.9重量％、31重量％至64.9重量％、46.5重量％至66重量％或48.7重量％至59.3重量％的铜；任选地，0.1至3重量％、0.1至1.5重量％或0.6至1.4重量％的锡；任选地，0.1至3重量％、0.1至0.8重量％或0.4至0.7本文档来自技高网...

【技术保护点】
硬钎焊合金，所述硬钎焊合金不含碱金属和碱土金属、磷和镉，除了不可避免的杂质之外，包含10重量％至15重量％的银、20重量％至35重量％的锌、5重量％至15重量％的锰、0.1重量％至4重量％的铟、以及(ad)100重量％的铜和不可避免的杂质，其中所述合金还能够包含0重量％至3重量％的锡和/或镓，并且在不同情况下还能够包含0至1重量％的硅、锗和镍，并且所述组分的总量合计达100重量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.06 EP 15175450.41.硬钎焊合金，所述硬钎焊合金不含碱金属和碱土金属、磷和镉，除了不可避免的杂质之外，包含10重量％至15重量％的银、20重量％至35重量％的锌、5重量％至15重量％的锰、0.1重量％至4重量％的铟、以及(ad)100重量％的铜和不可避免的杂质，其中所述合金还能够包含0重量％至3重量％的锡和/或镓，并且在不同情况下还能够包含0至1重量％的硅、锗和镍，并且所述组分的总量合计达100重量％。2.根据权利要求1所述的硬钎焊合金，所述硬钎焊合金包含11重量％至14重量％的银、20重量％至30重量％的锌、8重量％至12重量％的锰、1重量％至3重量％的铟、以及100重量％的铜和不可避免的杂质，并且其中所述组分的所述总量合计达100重量％。3.根据权利要求1或2所述的硬钎焊合金，所述硬钎焊合金包含12重量％至14重量％的银、22重量％至28重量％的锌、9重量％至11重量％的锰、1.5重量％至2.5重量％的铟、以及100重量％的铜和不可避免的杂质，并且其中所述组分的所述总量合计达100重量％。4.根据权利要求1至3中的一项或多项所述的硬钎焊合金，所述硬钎焊合金包含选自锡、镓、硅、镍或它们的组合中的元素。5.根据权利要求1至4中的一项或多项所述的硬钎焊合金，所述硬钎焊合金包含0.1重量％至2.0重量％，具体地，0.5重量％至1.5重量％的锡，和/或0.1重量％至0.8重量％，具体地，0.3重量％至0.7重量％的镓，和/或0.1重量％至0.5重量％，具体地，0.2重量％至0.4重量％的硅，和/或0.2重量％至1.0重量％，具体地，0.3重量％至0.7重量％的镍，和/或0.1重量％至0.6重量％，具体地，0.2重量％至0.5重量％的锗。6.根据权利要求1至5中的一项或多项所述的硬钎焊合金，所述硬钎焊合金包含12重量％至14重量％的银、22重量％至28重量％的锌、9重量％至11重量％的锰、1.5重量％至2.5重量％的铟、0.5重量％至1.5重量％的锡，并且以及100重量％的铜和不可避免的杂质，并且其中所述组分的所述总量合计达100重量％。7.根据权利要求1至5中的一项或多项所述的硬钎焊合金，所述硬钎焊合金包含12重量％至14重量％的银、22重量％至28重量％的锌、9重量％至11重量％的锰、1.5重量％至2.5重量％的铟、0.5重量％至1.5重量％的锡、0...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·维尔，S·蒂罗尔夫德普，I·法尔海尔，S·施塔克，D·施内，H·里斯，
申请(专利权)人：优美科科技材料股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE