一种异种金属连接用低银无镉银基钎料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种异种金属连接用低银无镉银基钎料及其制备方法，该钎料按质量百分比配比为：Ag 17～19％、Zn 34.5～36.5％、Sn 1.8～2.8％、Si 0.04～0.15％、余量为Cu。该钎料不含有毒元素镉，银含量低，无需添加稀土金属和稀有金属镓和铟，钎焊性能优异。本发明专利技术产品适用于制冷、制热、暖通行业的钎焊，特别适用于压缩机端口304不锈钢与H62黄铜异种金属间的钎焊工艺。

A Low Silver and Cadmium-free Silver-based Solder for Heterogeneous Metal Connection and Its Preparation Method

The invention discloses a low silver and cadmium-free silver-based solder for heterogeneous metal connection and a preparation method thereof. The solder is composed of Ag 17-19%, Zn 34.5-36.5%, Sn 1.8-2.8%, Si 0.04-0.15% and the remaining amount of Cu according to the mass percentage ratio of Ag 17-19%, Zn 34.5-36.5%, Sn 1.8-2.8%, Si 0.04-0.15%. The filler metal does not contain toxic elements such as cadmium and silver. It does not need to add rare earth metals and rare metal gallium and indium. It has excellent brazing performance. The invention is suitable for brazing in refrigeration, heating and heating industries, especially for brazing process between 304 stainless steel and H62 brass dissimilar metals at compressor ports.

【技术实现步骤摘要】
一种异种金属连接用低银无镉银基钎料及其制备方法
本专利技术涉及一种异种金属连接用低银无镉银基钎料及其制备方法，适用于制冷、制热、暖通行业领域的钎焊，特别适用于压缩机端口304不锈钢与H62黄铜异种金属间的钎焊。
技术介绍
随着科学技术的发展，异种金属的焊接技术发展越来越快，这不仅可以大大节约贵重金属的使用量，而且还可以发挥不同材质材料的性能优势，满足不同工作条件对结构的要求。为了适应焊接技术发展的需求，研究异种金属的焊接工艺技术也是焊接领域的一种发展趋势。银基钎料是目前应用最广泛的一种硬钎料，其熔点适宜、工艺性好、并具有良好的力学性能、导电导热性能和耐腐蚀性能，被广泛地应用于家电、建筑等行业，特别是制冷配件的生产领域。传统的银基钎料中尤以含镉银钎料的优点最为突出，但镉是有毒元素，对焊接操作者的身体健康和周围环境都有很大的危害。欧盟颁布的WEEE和RoHS指令已规定，从2006年7月1日起，电子工业等产品不准含镉。中国信息产业部等七部委也在同年发布“第39号部令”，要求在家电等行业全面禁止使用含镉等有害物质。虽然目前市场上也有不含镉的银基钎料，但为了获得较低的熔化温度，大部分钎料中银含量较高，而且基本也含有稀土金属和稀有金属镓铟。这不仅增加了钎料的生产成本，消耗大量的稀缺金属资源，而且添加的合金元素会导致钎料脆性变大，从而限制了目前无镉银基钎料的使用范围。面对国家对清洁、绿色、高效焊接技术的广泛需求及银基钎料在现代化工业生产制造中的广泛应用，“新型绿色低银无镉银基钎料”的研究和制备工作已经成为国内外钎焊领域所共同关注的热点研究课题。因此，在全球普遍重视“绿色、高效”的大环境下，开发出一种新型低银无镉银基钎料具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是面对国家对清洁、绿色、高效焊接技术的广泛需求及银基钎料在现代化工业生产制造中的广泛应用，提供一种异种金属连接用低银无镉银基钎料，该钎料不含有毒元素镉、银含量低，并且无需添加稀土金属和稀有金属，钎焊性能优异，可解决目前市场上含镉银基钎料存在的对焊接操作者身体健康和周边环境具有极大危害性，以及现有无镉银基钎料生产成本高、含有稀有金属和稀土金属，消耗大量稀缺资源，钎料脆性大，钎料性能不佳等问题。为解决本专利技术的技术问题所采用的技术方案是：本专利技术的低银无镉银基钎料合金的各组分重量百分比选取如下，Ag17～19％、Zn34.5～36.5％、Sn1.8～2.8％、Si0.04～0.15％、余量为Cu。本专利技术的制备方法如下，按照质量百分比置于中频感应熔炼炉中熔炼，采用沸腾除气法和冷凝除气法相结合，使得钎料合金中气体总含量能够被控制在50ppm范围以内；所述的沸腾除气法是在熔炼后期，使得熔炼坩埚内的熔融钎料温度达到900℃以上，致使Zn发生激烈沸腾，使得熔融钎料表面开始冒泡，起到机械搅拌脱气作用，继续上升熔炼温度，熔融钎料表面蒸气压继续上升超过大气压，温度达到1100℃，锌蒸气会从炉口喷出，形成沸腾喷火现象，保持喷火3分钟，起到机械搅拌脱气作用，达到除气效果。所述的冷凝除气法是在沸腾除气之后，调整中频感应功率至25KW，使熔融钎料合金缓慢冷却，使溶解的气体大部分自行扩散析出，保持整个脱气过程为9-11分钟。作为优选，所述的熔炼温度为900～1100℃。作为优选，钎料采用精密成型工序，包括挤压工序、拉丝工序和制环工序；所述的挤压工序采用300T四柱立式液压挤压机对钎料合金铸锭进行热挤压，并用镶嵌式Cr3C2金属陶瓷挤压模具对钎料合金进行挤压成型。所述的拉丝工序采用水箱拉丝工艺对钎料合金线材进行拉拔。制环工序采用伺服马达代替齿轮传动机构，各马达通过变频器和PLC进行通讯控制。作为优选，所述拉丝工序采用的拉丝塔轮的表面材质为0.8mm厚的WC，拉丝模具的材质为聚晶金刚石。作为优选，无铅焊料合金加工成条状、棒状、丝状、球状及焊膏。本专利技术异种金属连接用低银无镉银基钎料的制备方法是采用全新的配方工艺，以Ag-Cu-Zn合金为基体，不使用有毒金属镉，调整贵金属银的含量，通过添加微量的Sn和Si元素来优化低银钎料对黄铜和不锈钢异种金属间的钎焊性能。将合金原料按照钎料质量百分比，置于中频感应熔炼炉中熔炼，采用独特的沸腾除气法和冷凝除气法相结合，使得钎料合金中气体总含量能够被控制在50ppm范围以内。随后采用精密成型工序，通过挤压模具及挤压工艺参数、拉丝塔轮及拉丝模具材质和孔型、制环设备进行设计和优化，使得挤压半成品线径最细可达1.0mm，公差控制在0.05mm以内，并且无需中间退火及酸洗即可得到成品丝、条和环。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术钎焊性能优异，该钎料不含有毒元素镉，达到保护钎焊操作者身体健康的同时又保护了周边生态环境。此外，还尽可能降低了钎料的银含量，使银含量控制在20％以内，又不添加任何稀土金属和稀有金属，极大地降低了生产成本。2、本专利技术在Ag-Cu-Zn合金的基础上通过添加质量百分数为1.8～2.8％的Sn元素，一方面可以降低钎料熔点，另一方面又可与基体合金中的Cu元素发生冶金反应，生成金属间化合物Cu6Sn5，该金属间化合物(IMC)在焊缝中可起到弥散强化的作用，大大提高了钎焊接头的抗疲劳性能和力学性能。3、本专利技术在Ag-Cu-Zn合金的基础上通过添加微量的Si元素可以调整银基钎料的铺展性，克服原本银基钎料对黄铜、不锈钢润湿铺展性能太过优异的问题，使得钎料恰巧可以全部填满焊缝，又至于流淌到焊缝以外区域，优化焊接性能。4、本专利技术通过采用独特的沸腾除气法和冷凝除气法相结合，使得钎料合金中气体总含量控制在50ppm范围以内。5、本专利技术采用精密成型工序，通过挤压模具及挤压工艺参数、拉丝塔轮及拉丝模具材质和孔型、制环设备进行设计和优化，使得挤压半成品线径最细可达1.0mm，公差控制在0.05mm以内，并且无需中间退火及酸洗即可得到成品丝、条和环。具体实施方式实施例1将银、铜、锌、锡、硅按如下质量百分比配制：Ag17％、Zn34.5％、Sn1.8％、Si0.04％、余量为Cu，置于中频感应炉中熔炼，并通过沸腾除气法和冷凝除气法相结合，排出钎料合金中的气体。钎料浇铸成合金锭，利用300T四柱立式液压挤压机对钎料合金进行热挤压，并采用镶嵌式Cr3C2金属陶瓷挤压模对钎料合金进行挤压成型，随后焊料制成条、环、丝等各种形式。实施例2将银、铜、锌、锡、硅按如下质量百分比配制：Ag17.5％、Zn35％、Sn2.0％、Si0.08％、余量为Cu，置于中频感应炉中熔炼，并通过沸腾除气法和冷凝除气法相结合，排出钎料合金中的气体。钎料浇铸成合金锭，利用300T四柱立式液压挤压机对钎料合金进行热挤压，并采用镶嵌式Cr3C2金属陶瓷挤压模对钎料合金进行挤压成型，随后焊料制成条、环、丝等各种形式。实施例3将银、铜、锌、锡、硅按如下质量百分比配制：Ag18％、Zn36％、Sn2.5％、Si0.10％、余量为Cu，置于中频感应炉中熔炼，并通过沸腾除气法和冷凝除气法相结合，排出钎料合金中的气体。钎料浇铸成合金锭，利用300T四柱立式液压挤压机对钎料合金进行热挤压，并采用镶嵌式Cr3C2金属陶瓷挤压模对钎料合金进行挤压成型，随后焊料制成条、环、丝等各种形式。实施例4将银、铜、锌、锡、硅按如下质量百分比配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异种金属连接用低银无镉银基钎料，其特征在于其化学成分按质量百分数配比为：Ag17～19％、Zn 34.5～36.5％、Sn 1.8～2.8％、Si 0.04～0.15％、余量为Cu。

【技术特征摘要】
1.一种异种金属连接用低银无镉银基钎料，其特征在于其化学成分按质量百分数配比为：Ag17～19％、Zn34.5～36.5％、Sn1.8～2.8％、Si0.04～0.15％、余量为Cu。2.根据权利要求1所述的一种异种金属连接用低银无镉银基钎料，其特征在于将银、铜、锌、锡、硅按如下质量百分比配制：Ag17％、Zn34.5％、Sn1.8％、Si0.04％、余量为Cu。3.根据权利要求1所述的一种异种金属连接用低银无镉银基钎料，其特征在于将银、铜、锌、锡、硅按如下质量百分比配制：Ag17.5％、Zn35％、Sn2.0％、Si0.08％、余量为Cu。4.根据权利要求1所述的一种异种金属连接用低银无镉银基钎料，其特征在于将银、铜、锌、锡、硅按如下质量百分比配制：Ag18％、Zn36％、Sn2.5％、Si0.10％、余量为Cu。5.根据权利要求1所述的一种异种金属连接用低银无镉银基钎料，其特征在于将银、铜、锌、锡、硅按如下质量百分比配制：Ag19％、Zn36.5％、Sn2.8％、Si0.15％、余量为Cu。6.一种异种金属连接用低银无镉银基钎料的制备方法，其特征在于将权利要求1所述合金按照质量百分比，置于中频感应熔炼炉中熔炼，采用沸腾除气法和冷凝除气法相结合，使得钎料合金中气体总含量能够被控制在50ppm范围以内；所述的沸腾除气法是在熔炼后期，使得熔炼坩埚内的熔融钎料温度达到900℃以...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彩霞，胡兰伟，龚晓彬，石磊，金霞，顾小龙，
申请(专利权)人：浙江亚通焊材有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33