專利名稱：含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于焊接材料類，具體涉及一種含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料。

背景技術：
目前，國內外在焊接過程中使用的焊接釬料一般為含鎘銀釬料BAg40CuZnCd及BAg50CuZnCd，其化學成分中均含有大量的“有毒元素”鎘(Cd)。由于含鎘釬料的毒性，國內外都開始禁止這種含鎘材料在家電材料中的應用。然而目前市場上還沒有一種合適的性能優(yōu)越的不含鎘的替代產品。


發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種在釬焊過程中以及釬焊后的焊接部位完全沒有有毒元素鎘的、釬焊性能優(yōu)良、可替代BAg40CuZnCd及BAg50CuZnCd的含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料。
為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是一種含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料，化學成分(質量百分數(shù))為25.0％～35.0％的銅(Cu)，20.0％～30.0％的鋅(Zn)，0.01％～1.0％的錫(Sn)，0.001％～5.0％的鎵(Ga)，0.001％～4.5％的銦(In)，0.002％～0.5％的硅(Si)，0.001％～0.10％的釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
本發(fā)明采用市售的白銀、電解銅、鋅錠、錫錠、金屬鎵、金屬銦、硅粉、金屬釹，按需要配比，采用常規(guī)的中頻冶煉爐冶煉、澆鑄或采用水平連鑄方式得到鑄棒(鑄錠)，然后將鑄棒(鑄錠)通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釬料絲材；本發(fā)明也可根據(jù)生產需要，將錫錠、金屬鎵、金屬銦、硅、金屬釹分別預先冶煉成合金，然后加入銀-銅-鋅合金中冶煉、澆鑄，再通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釬料絲材。
本發(fā)明的含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料固相線溫度在630℃～650℃范圍、液相線溫度在690℃～715℃范圍(考慮了實驗誤差)。配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊材料為下列組合紫銅-黃銅、黃銅-碳鋼、不銹鋼-鎳基合金時，釬焊接頭的力學性能分別在σb＝190～380MPa范圍，τ＝190～320MPa范圍。
本發(fā)明主要解決了下述兩個關鍵技術問題1)研制開發(fā)出無鎘的、可替代BAg40CuZnCd及BAg50CuZnCd的銀釬料，通過優(yōu)化“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”的化學成分，得到對母材潤濕性、鋪展性優(yōu)良、釬縫力學性能(σb、τ)好的無鎘銀釬料；2)在無鎘銀釬料中加入適量的錫(Sn)、鎵(Ga)、銦(In)以降低主成分合金(Ag-Cu-Zn合金)的熔點，同時加入適量的硅(Si)可以改善無鎘銀釬料在紫銅、黃銅、碳鋼、不銹鋼以及鎳基合金上的潤濕性；加入稀土元素釹(Nd)以細化無鎘銀釬料的晶粒，提高無鎘銀釬料的塑性和綜合力學性能。
本發(fā)明采用常規(guī)的中頻冶煉爐冶煉、澆鑄或采用水平連鑄方式得到鑄棒(鑄錠)，然后將鑄棒(鑄錠)通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釬料絲材；本發(fā)明的含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料以BAg40CuZnCd及BAg50CuZnCd為參照物，配合FB102/QJ102釬劑，釬焊紫銅-黃銅、黃銅-碳鋼、不銹鋼-鎳基合金等材料組合時，對母材的潤濕性、鋪展性與之相當，釬縫力學性能與之相當(σb＝190～380MPa范圍，τ＝190～320MPa范圍)；本發(fā)明的含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料完全沒有有害元素鎘，有效地保護了操作者的身體安全，消除了對環(huán)境的污染；本發(fā)明釬料可作為BAg40CuZnCd及BAg50CuZnCd釬料的替代品在制冷部件生產行業(yè)推廣應用。

具體實施例方式 根據(jù)本發(fā)明的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”的質量配方比，敘述本發(fā)明的具體實施例。
實施例1 按質量百分數(shù)配比，其成分為25.0％銅(Cu)，30.0％鋅(Zn)，1.0％錫(Sn)，5.0％鎵(Ga)，4.5％銦(In)，0.5％的硅(Si)，0.10％釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”固相線溫度在630℃左右、液相線溫度在690℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時的釬縫強度見括號內數(shù)據(jù)紫銅-黃銅(σb＝190±15MPa，τ＝190±10MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不銹鋼-鎳基合金(σb＝360±20MPa，τ＝310±20MPa)。
實施例2 按質量百分數(shù)配比，其成分為35.0％銅(Cu)，20.0％鋅(Zn)，0.01％錫(Sn)，0.001％鎵(Ga)，0.001％銦(In)，0.002％硅(Si)，0.001％釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在715℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時的釬縫強度見括號內數(shù)據(jù)紫銅-黃銅(σb＝190±15MPa，τ＝190±10MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不銹鋼-鎳基合金(σb＝360±20MPa，τ＝310±20MPa)。
實施例3 按質量百分數(shù)配比，其成分為30.0％銅(Cu)，25.0％鋅(Zn)，0.01％錫(Sn)，0.05％鎵(Ga)，0.001％銦(In)，0.2％硅(Si)，0.01％釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在705℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊用母材及釬縫強度數(shù)據(jù)與實施例1相同。
實施例4 按質量百分數(shù)配比，其成分為30.0％銅(Cu)，25.0％鋅(Zn)，1.0％錫(Sn)，2.0％鎵(Ga)，1.0％銦(In)，0.1％硅(Si)，0.03％釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”固相線溫度在640℃左右、液相線溫度在700℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊用母材及釬縫強度數(shù)據(jù)與實施例1相同。
實施例5 按質量百分數(shù)配比，其成分為28.0％銅(Cu)，28.0％鋅(Zn)，0.5％錫(Sn)，1.5％鎵(Ga)，0.1％銦(In)，0.05％硅(Si)，0.01％釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”固相線溫度在645℃左右、液相線溫度在705℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊用母材及釬縫強度數(shù)據(jù)與實施例1相同。
實施例6 按質量百分數(shù)配比，其成分為32.0％銅(Cu)，26.0％鋅(Zn)，0.2％錫(Sn)，1.5％鎵(Ga)，0.01％銦(In)，0.05％硅(Si)，0.005％釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”固相線溫度在645℃左右、液相線溫度在710℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊用母材及釬縫強度數(shù)據(jù)與實施例1相同。
實施例7 按質量百分數(shù)配比，其成分為27.0％銅(Cu)，29.0％鋅(Zn)，0.03％錫(Sn)，0.5％鎵(Ga)，0.01％銦(In)，0.05％硅(Si)，0.05％釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在710℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊用母材及釬縫強度數(shù)據(jù)與實施例1相同。
實施例8 按質量百分數(shù)配比，其成分為33.0％銅(Cu)，29.0％鋅(Zn)，0.3％錫(Sn)，0.05％鎵(Ga)，0.6％銦(In)，0.15％硅(Si)，0.02％釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”固相線溫度在645℃左右、液相線溫度在710℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊用母材及釬縫強度數(shù)據(jù)與實施例1相同。
實施例9 按質量百分數(shù)配比，其成分為26.0％銅(Cu)，22.0％鋅(Zn)，0.2％錫(Sn)，0.5％鎵(Ga)，0.2％銦(In)，0.04％硅(Si)，0.02％釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”固相線溫度在645℃左右、液相線溫度在715℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊用母材及釬縫強度數(shù)據(jù)與實施例1相同。
實施例10 按質量百分數(shù)配比，其成分為26.5％銅(Cu)，23.5％鋅(Zn)，0.03％錫(Sn)，0.02％鎵(Ga)，0.02％銦(In)，0.004％硅(Si)，0.003％釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在715℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊用母材及釬縫強度數(shù)據(jù)與實施例1相同。
實施例11 按質量百分數(shù)配比，其成分為31.0％銅(Cu)，28.0％鋅(Zn)，0.5％錫(Sn)，1.5％鎵(Ga)，3.0％銦(In)，0.05％硅(Si)，0.01％釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”固相線溫度在640℃左右、液相線溫度在705℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊用母材及釬縫強度數(shù)據(jù)與實施例1相同。
實施例12 按質量百分數(shù)配比，其成分為32.0％銅(Cu)，24.0％鋅(Zn)，0.8％錫(Sn)，4.5％鎵(Ga)，3.5％銦(In)，0.05％硅(Si)，0.02％釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”固相線溫度在635℃左右、液相線溫度在695℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊用母材及釬縫強度數(shù)據(jù)與實施例1相同。
實施例13 按質量百分數(shù)配比，其成分為29.5％銅(Cu)，24.2％鋅(Zn)，0.2％錫(Sn)，2.5％鎵(Ga)，0.5％銦(In)，0.02％硅(Si)，0.005％釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”固相線溫度在640℃左右、液相線溫度在705℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊用母材及釬縫強度數(shù)據(jù)與實施例1相同。
實施例14 按質量百分數(shù)配比，其成分為34.5％銅(Cu)，25.5％鋅(Zn)，0.1％錫(Sn)，1.5％鎵(Ga)，0.2％銦(In)，0.02％硅(Si)，0.005％釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”固相線溫度在645℃左右、液相線溫度在705℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊用母材及釬縫強度數(shù)據(jù)與實施例1相同。
本發(fā)明由于“含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料”對釬焊母材紫銅、黃銅、碳鋼、不銹鋼、鎳基合金分別都具有良好的潤濕性能，因此上述實施例1至實施例14中的任何一種含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料，在釬焊紫銅-紫銅、紫銅-黃銅、黃銅-碳鋼、黃銅-不銹鋼、碳鋼-不銹鋼、碳鋼-鎳基合金、不銹鋼-鎳基合金、紫銅-鎳基合金、黃銅-鎳基合金等不同的組合材料(母材)時，對所釬焊的組合材料(母材)均具有良好的潤濕性，且釬焊接頭具有良好的綜合力學性能。
權利要求
1.一種含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料，其特征在于各化學成分按質量百分數(shù)配比是25.0％～35.0％的銅(Cu)，20.0％～30.0％的鋅(Zn)，0.01％～1.0％的錫(Sn)，0.001％～5.0％的鎵(Ga)，0.001％～4.5％的銦(In)，0.002％～0.5％的硅(Si)，0.001％～0.10％的釹(Nd)，其余為銀(Ag)。
全文摘要
本發(fā)明屬于焊接材料類，具體是一種含鎵、銦、硅和稀土釹的無鎘銀釬料，其特征在于，各化學成分按質量百分數(shù)配比是25.0％～35.0％的銅(Cu)，20.0％～30.0％的鋅(Zn)，0.01％～1.0％的錫(Sn)，0.001％～5.0％的鎵(Ga)，0.001％～4.5％的銦(In)，0.002％～0.5％的硅(Si)，0.001％～0.10％的釹(Nd)，其余為銀(Ag)。本發(fā)明采用常規(guī)的中頻冶煉爐冶煉、澆鑄或水平連鑄，然后將鑄棒(鑄錠)通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釬料絲材；本發(fā)明完全沒有有害元素鎘，有效地保護了操作者的身體安全，消除了對環(huán)境的污染；釬料的性能指標(如固－液相線溫度、釬縫力學性能)與BAg40CuZnCd及BAg50CuZnCd釬料相當或接近，可作為BAg40CuZnCd及BAg50CuZnCd釬料的替代品在制冷部件生產行業(yè)使用。
文檔編號B23K35/30GK101049656SQ20071006856
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月14日 優(yōu)先權日2007年5月14日
發(fā)明者白武, 徐躍祥, 申建堯, 駱華明 申請人:駱華明