一种多组元稀土银钎料制造技术

本发明专利技术涉及一种含锰、铟、锡等元素的多组元稀土银钎料，适用于紫铜、黄铜、碳钢、硬质合金和不锈钢等金属材料的钎焊，其组成是：由Ag、Cu、Sn、In、Mn、Si、Ni、Li、Ga、混合稀土和Zn组成，所述各组分的重量百分比分别为：23-29wt%的Ag，32-42wt%的Cu，0.5-2wt%的Sn，0.5-2.0wt%的In，0.5-2.2wt%的Mn，0.01-0.1wt%的混合稀土，Si、Ni、Li和Ga中的含量均在0.01-0.1wt%，余量为Zn。本发明专利技术具有性价比高，能够取代BAg50CuZnSnNi、BAg50CuZnCd，不含镉元素，钎料熔化温度较低，钎焊工艺性能好的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含锰、铟、锡等元素的多组元稀土银钎料，特别适用于紫铜、黄铜、 碳钢、硬质合金和不锈钢等金属材料的钎焊，可广泛应用于制冷、机械、机电等行业的钎焊中，属于一种中温钎焊材料。
技术介绍
针对不同金属材料如铜与铁合金之间的钎焊，考虑到钎料对钎焊母材的润湿性及钎焊接头相关的力学性能，人们大都选用含银量大于40%的高银钎料。常见的 BAg50CuZnSnNi, BAg50CuaiCd，可用于钎焊铜与铜合金、不锈钢、碳素钢、硬质合金。但随着有色金属原材料价格的不断上涨，特别是贵金属白银价格的上涨，造成使用高银钎料来钎焊的厂家面临巨大的成本压力，在激烈的市场竞争下，大大削弱了使用BAg50CUaiSnNi， BAg50CuZnCd等银钎料企业的竞争力。专利号为200610041024. 7的中国专利就公布了以下银钎料，优点是具有优良的对母材的润湿性、铺展性、钎缝力学性能好、主成分合金的熔点低、塑性和综合力学性能理想；成分中不再含有镉元素，能确保操作者安全及避免对环境的影响。其最主要的问题就是成本高。一些企业通过增加Cd的含量来降低银含量，Cd的加入，大幅度降低了钎料的熔化温度，提升了钎焊性能，但Cd本身是有毒元素，不利于操作者的健康且对环境存在污染，不符合欧盟R0HS指令，随着人们对环保的愈加重视必然会被其他无害元素所取代。尽管如此，根据现有的研究发现，单一元素的加入不足以与含镉银钎料相比，如 Ag-Cu-Zn-Sn钎料中Sn的加入可有效提高流动性、润湿性，降低固、液相线温度，减小熔化区间，但其可加工性往往较差；Ag-Cu-Zn-h钎料中h的加入可以更显著地降低固、液相线温度，减小熔化区间，提高流动性，但其本身在银、铜中的固溶度较小且价格较高，仅可作为微量元素加入；Ag-Cu-Zn-Ni钎料中Ni的添加可提高钎料的润湿性及接头强度，对净化晶界、提高塑性、增加强度有较好的效果，并能改善加工性能，易于加工成带材，但会提高钎料的液相线温度；Ag-Cu-Zn-Ga钎料中( 的加入可使钎料的成分均勻化，细化钎料组织， 抑制金属间化合物的生长，火焰钎焊后的钎料显微组织致密，均勻，力学性能优异，但其成本往往高于含镉银钎料。中国专利申请号为201010132507.4的专利技术申请公布了一种稀土银钎料，该专利技术的性价比相对比较高，钎料熔化温度较低，润湿性和流动性好，钎焊接头机械强度高，钎焊工艺性能好。但是，他的性能只能取代45B的银钎料，不能取代BAg50CUaiSnNi、 BAg50CuaiCd等银钎料，在性能上还是不能达到要求，银的用量也还是偏多，成本高。因此，研究开发出一种既符合欧盟RoHS指令要求，在钎焊材料中不含有害化学元素Cd，又具有良好的钎焊工艺性能，熔化温度较低，性价比较高的新型银钎料来替代 BAg50CuaiSnNi、BAg50CuaiCd等银钎料，具有重要的经济价值和现实保护环境的积极意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种配方设计合理，性价比高，能够取代 BAg50CuZnSnNi, BAg50CuZnCd,不含镉元素，钎料熔化温度较低，润湿性和流动性好，钎焊接头机械强度高，钎焊工艺性能好的多组元稀土银钎料。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是该多组元稀土银钎料，其组成是 由Ag、Cu、Sn、In、Mn、Si、Ni、Li、Ga、混合稀土和Zn组成，所述各组分的重量百分比分别为23-29wt% 的 Ag，32-42wt% 的 Cu，0. 5-2wt% 的 Sn，0. 5-2. 0wt% 的 h，0. 5-2. 2wt% 的 Mn，0.01-0. lwt%的混合稀土，Si、Ni、Li和Ga中的含量均在0. 01-0. 1 wt%，余量为Zn，所述混合稀土由镧和铈组成。在Ag的用量更少的情况下，能够实现更好的性能，可以实现替代 BAg50CuZnSnNi, BAg50CuZnCd等银钎料；性价比更高，配方组成更加合理、进步；不含镉元素等有毒元素。作为优选，本专利技术所述的混合稀土由镧和/或铈组成。镧和铈可以是任意比例进行混合而组成的混合稀土，因为单质的稀土 La和单质的稀土 Ce单独对本专利技术的钎料所起到的作用是一样的，所以La和Ce可以采用任意比例混合，两者混合后的效果和单质的稀土 La或者单质的稀土 Ce的效果都是一样，由于La和Ce的混合稀土的价格要比单质的稀土 La和单质的稀土 Ce便宜很多，所以从性价比上优先选用La和Ce的混合稀土，从而可以大大降低生产成本，提高资源的利用率。混合稀土 La和Ce的添加可细化钎料合金的组织，改善钎料的力学性能，提高钎焊接头的强度和韧性。作为优选，本专利技术所述的各组分的重量百分比分别为25_27wt%的Ag，36_38wt% 的 Cu，0. 9-1. 5wt% 的 Sn, 1. 0-1. 8wt% 的 In, 1. 5-2. 2wt% 的 Μη,Ο. 03-0. 08wt% 的混合稀土， Si、Ni、Li和Ga中的含量均在0. 03-0. 08 wt%，余量为Zn。这个配比区间的钎料，成本低、 性价比高，有很高的工业实用性。作为优选，本专利技术所述的各组分的重量百分比分别为25. 5 %的Ag，36. 9%的Cu，1.2% 的 Sn，1. 4% 的 In, 2% 的 Mn, 0. 03% 的 Li，0. 05% 的 Si，0. 06% 的 Ni, 0. 03% 的 Ga, 0. 05%的混合稀土，余量为Si。本专利技术同已有的技术相比，具有以下优点和特点1、含有的贵金属白银较少，比 BAg50CuZnSnNi等银钎料减少白银含量24%左右，大大降低了生产成本，节约了贵金属白银的用量，相比中国专利申请号为201010132507.4的专利技术申请，白银的含量也更少，整个配比也更合理；2、钎焊紫铜、黄铜、碳钢、硬质合金和不锈钢时具有优良的机械性能，是其它无镉银钎料无法比拟的，经客户使用后反馈钎焊工艺性能优良，质量稳定，工艺性能指标与BAg50CuaiSnNi银钎料相当，相比中国专利申请号为201010132507. 4的专利技术申请，性能有了很大的提高；3、该钎料的塑性好，可加工成各种规格、尺寸的焊条、焊丝、焊环、薄带、 焊片等；4、钎料的抗拉强度可达58(T635MPa ；钎焊铜接头其抗拉强度为25(T275MPa，抗剪强度为176 205MPa ；钎焊硬质合金等工件其接头抗拉强度可达365 425MPa，抗剪强度为 29(T315MPa;5、可广泛应用于制冷、机械、机电、电器、压缩机等行业的电阻钎焊、火焰钎焊以及高频感应钎焊。本专利技术中添加化学元素Sn用于降低钎料的熔化温度，提高钎料合金的润湿性和流动性，但Sn的含量不能过高，超过2. 5%容易形成Ag3Sn、Cu41Snll脆性化合物，使钎料塑性和钎焊接头强度下降。化学元素Mn在Ag、Cu中的固熔度较大，本专利技术中添加Mn能够提高钎料的高温强度，同时可降低钎料合金的固液相线温度、改善润湿性能，钎焊时具有二次脱氧的功能。少量Si的添加，能有效抑制Si蒸气的挥发，在熔炼时减少Si的损耗，提高产品的合格率，另一方面可细化合金钎料的组织，并且在后续各工序加热退火进行动态再结晶时能阻止晶粒的长大，提高钎料的可塑性，克制脆性本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多组元稀土银钎料，其特征是：由Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｌｉ、Ｇａ、混合稀土和Ｚｎ组成，所述各组分的重量百分比分别为：２３－２９ｗｔ％的Ａｇ，３２－４２ｗｔ％的Ｃｕ，０．５－２ｗｔ％的Ｓｎ，０．５－２．０ｗｔ％的Ｉｎ，０．５－２．２ｗｔ％的Ｍｎ，０．０１－０．１ｗｔ％的混合稀土，Ｓｉ、Ｎｉ、Ｌｉ和Ｇａ中的含量均在０．０１－０．１　ｗｔ％，余量为Ｚｎ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金李梅，王晓蓉，余丁坤，陈融，黄世盛，
申请(专利权)人：杭州华光焊接新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：86