一种中温Ag基钎料及其制备方法技术

一种中温Ａｇ基钎料及其制备方法，涉及一种钎料配方及其制备方法。现有的钎料含有对人体有害的镉、镍元素，且价格较高。本发明专利技术的中温Ａｇ基钎料由以下成分组成：Ａｇ：２９．５～３０．５％、Ｚｎ：３１．５～３２．５％、Ｍｎ；２．５～３．５％、Ｓｎ：２．５～３．５％、Ｐ：０．４～０．８％、Ｌａ：０．２～０．４％，余量为Ｃｕ。它的制备步骤为：选料、投料熔炼、浇铸、挤压和拉拔过程，投料熔炼过程为：电解铜和磷铜合金放在炉内，快速升温至其完全熔化，加覆盖剂，再加入Ｚｎ，时隔３～５分钟，加入Ｃｕ－Ｍｎ中间合金，降温，再放入白Ａｇ，最后加入Ｓｎ－Ｌａ，升温到１０５０～１１００℃搅拌出炉。本发明专利技术产品不含对人体有害元素，且价格相对较低，生产方法具有工艺流程短、产品质量稳定的特点，挤压及拉拔成品率提高了３０％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于黑色金属、有色金属及硬质合金钎焊的新型低成本中温无镉Ag基钎料配方及其制备方法。
技术介绍
近三十年，我国城镇化进程不断推进，人们从农村迁徙到城镇，与之相配套的城市化生活资料的需求飞速增加。例如，以冰箱、空调为代表的家用电器需求量持续上升，建筑装饰材料及其制造业也在蓬勃发展，钎焊技术在这些新兴行业中扮演了重要角色。据不完全统计，仅家电制造国内每年需要消耗Ag钎料有100吨，建筑材料加工工具国内每年需要消耗Ag钎料有200吨。为了追求钎焊工艺性和技术经济性，钎焊者常常优先选用Ag基含镉钎料，尤其是制冷配件的生产，几乎全部采用含镉钎料。这是由于在Ag-Cu-Zn三元合金中加入Cd可以显着降低合金的液相线、缩小熔化温度区间、改善钎焊工艺性，所以早期的Ag基钎料中Ag-Cu-Zn-Cd自成体系，在黑色金属、有色金属及硬质合金的钎焊中发挥了重要作用。然而，含镉钎料的大量使用不仅直接危害焊接操作者的健康，也影响周边环境，含镉钎料的生产和使用已经成为一个全球性的环境问题。研制新型的无镉钎料、开发新的无镉钎料钎焊技术已经成为钎焊工作者肩负的历史使命。眼镜行业是我国轻工业技术比较发达的产业，每年有数千万套的产量，产值达数亿元(仅在温州地区，每年销售达三到四亿元之多)其中大部分出口国外。焊接眼镜的钎焊材料，据统计在温州地区每年要用二亿多元，全国的统计数字更是可观。眼镜行业在我国还是个新兴的产业，发展快、效益高，随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们对保护眼睛日趋重视，眼镜档次、消耗量年年上升，眼镜行业的发展前途无量。现在的眼镜架及其它许多饰品的制作都广泛应用镍白铜和锌白铜，尤其是锌白铜由于具有Ag白色美丽的外观，及耐高温、高弹性、耐腐蚀等优良的物理化学性能，而广泛应用在制作医疗器材、装饰品和眼镜架等方面。然而，上述的合金中均含有镍元素，而镍元素对人体有致敏反映和致癌倾向。镍虽然是人正常机体不可缺少的微量元素，但是长期接触镍及镍盐，要引起镍皮炎，镍皮炎主要表现为皮疹，从经常接触镍的部位开始，并可蔓延到面、颈甚至全身，皮炎呈红斑丘疹、水泡，称为“镍样疹”。目前国外发达国家已经限制了与人体接触的合金中镍元素的含量，并研制开发出一种不含镍、镉等有害元素的铜基高Sn硼合金(Cu-Sn-B)，该合金的机械性能、生产加工性能完全可以替代并超过镍白铜和锌白铜，是一种具有高强度、高弹性、耐腐蚀、焊接性好、具有金色外观的环保性优质材料。但在采用新型的铜基硼合金(Cu-Sn-B)替代镍白铜时，要求所使用的钎料的熔点必须在650℃以下，最好在590～630℃之间，从目前的Ag基钎料研究状况来看，Ag基钎料中其钎焊温度相对比较低的钎料有BAg40CuZnCdNi、BAg45CuZnCd、BAg50CuZnCd、BAg40CuSnNi、BAg56CuZnSn、Ag30Cu35Zn20In15、Ag64Cu10Zn16Ga10、Ag62Cu10Zn10Ga18和Ag58Cu30Zn7Ga15，但是前四种钎料含有有毒元素镉和镍，不符合环保的要求，而后五种钎料虽不含有有毒元素镉和镍，但是BAg56CuZnSn含Ag量较高，其它四种钎料更含有价格昂贵的Ga、In等元素(含有Ga、In的Ag基钎料制作成本也较高)，因此价格较贵，在用量大的民用行业还是希望能够在降低熔点的情况下能够减少贵金属的含量，使钎料的成本大大降低。因此，开发出具有绿色环保性的低成本中温Ag基钎焊材料就显得十分迫切。
技术实现思路
本专利技术就是针对现有Ag基钎料中含有有毒元素且钎料价格昂贵的问题，从而确定以30AgCuZn为初始合金，通过调整铜、锌的含量并向初始合金中添加Mn、Sn、P降熔元素及微量的La变质处理元素，提供一种熔化温度在598～615℃，可以替代中温含镉Ag基钎料而用于多种黑色金属、有色金属及硬质合金钎焊，尤其是无镍白铜眼镜框架钎焊的可制成细丝及焊环的中温Ag基钎料及其制备方法。中温Ag基钎料，它是由Ag、Cu、Zn、Mn、Sn、P和La七种组分组成，各组份所占钎料的重量百分比分别为Ag29.5～30.5％、Zn31.5～32.5％、Mn2.5～3.5％、Sn2.5～3.5％、P0.4～0.8％、La0.2～0.4％，余量为Cu。中温Ag基钎料的制备方法，它的制备步骤依次为选料、投料熔炼、浇铸、挤压和拉拨过程，所用原料为Ag、Cu、Sn-La、Zn、Cu-Mn、Cu-P，其用量以最终产品中各原料占钎料的重量百分比在以下范围为准Ag29.5～30.5％、Zn31.5～32.5％、Mn2.5～3.5％、Sn2.5～3.5％、P0.4～0.8％、La0.2～0.4％，余量为Cu；所述投料熔炼过程为电解铜和1/3的磷铜合金先竖放在炉内，磷铜合金夹在电解铜中间，炉内温度升到600～800℃，快速加热到电解铜和磷铜合金完全熔化，加覆盖剂，搅拌再加入余下来的2/3磷铜合金，熔化后搅拌，再加入Zn，加覆盖剂脱水硼砂或煅炭，时隔3～5分钟，加入Cu-Mn中间合金，搅拌，时隔1～2分钟，降温至995～1005℃，快速把白Ag放入覆盖剂下面的熔液中间，最后加入Sn-La，升温到1050～1100℃搅拌出炉。由于Sn的熔点低，只有231.89℃，且Sn与其它许多金属能很好地熔合。因而添加Sn可以降低钎料的熔化温度、增加润湿性、改善流动性；从Ag-Sn二元相图可以知道，将Sn加入到Ag中可以大大降低其熔点。一般认为在Ag铜中添加5％Sn，液相线温度可以降低25℃左右，但Sn的加入也将增大钎料的脆性，因此需要适量加入。另外，适当的添加Sn和La还有细化晶粒的作用。在提高钎料高温强度的元素中只有Mn的锌当量是正值，因此Mn可以同时起到提高高温强度、降低钎料熔点、改善润湿性、不恶化钎料塑性、二次脱氧等综合作用，但Mn与氧的亲和性强，含Mn量高的钎料不适宜炉中钎焊和火焰钎焊，因此钎料中锰的含量不宜过高。P作为自钎剂元素，同时具有较好的流动性，也对降低钎料熔点及提高钎料的抗氧化具有较好的作用，因此可在原来Ag基钎料的基础上适量加入P，调整形成新的Ag-Cu-Zn-Sn-P钎料体系，技术的关键是如何解决P的脆性问题，但P在钎焊熔化过程中大部分将生成五氧化二磷随焊渣被去掉，只有少量保留在钎缝金属中，因此P的加入量对获得优异的接头是十分重要的，需要严格控制。本专利技术的优点在于以30AgCuZn为初始合金，通过向初始合金中添加Mn、Sn、P降熔元素及微量的La变质处理元素，提供了一种熔化温度在598～615℃，其钎焊性能可与含镉Ag基钎料相当的用于多种黑色金属、有色金属及硬质合金钎焊的中温无镉Ag基钎料。与现有的无镉Ag基钎料BAg56CuZnSn、Ag30Cu35Zn20In15、Ag64Cu10Zn16Ga10、Ag62Cu10Zn10Ga18和Ag58Cu30Zn7Ga15相比，其含Ag量相对较低，且不含有价格昂贵的Ga、In等元素(含有Ga、In的Ag基钎料制作成本也较高)，因此价格相对较低(与上述无镉Ag基钎料相比，价格降低了50％～150％)，从而可以极大的降低生产成本，是现有中温无毒银基钎料中成本最低的，可广泛推广使用的银基钎料。同时，在钎料生产制造过程中，新材料利用加入微量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中温Ａｇ基钎料，其特征在于它是由Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｐ和Ｌａ七种组分组成，各组分所占钎料的重量百分比分别为：Ａｇ：２９．５～３０．５％、Ｚｎ：３１．５～３２．５％、Ｍｎ：２．５～３．５％、Ｓｎ：２．５～３．５％、Ｐ：０．４～０．８％、Ｌａ：０．２～０．４％，余量为Ｃｕ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何鹏，冯吉才，钱乙余，邓志容，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]