一種含錫、硅、鋅和鐠的無鎘銀釬料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種釬料，更具體地說，是涉及一種含錫、硅、鋅和鐠的無鎘銀釬料。適合用于紫銅、黃銅、銅合金、碳鋼以及不銹鋼等金屬材料的釬焊。屬于釬焊材料及制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)、航空航天技術(shù)以及家電工業(yè)的發(fā)展，釬焊技術(shù)以其獨特的優(yōu)越性和靈活性，廣泛應(yīng)用于一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)、精密結(jié)構(gòu)等可焊性差的工件的焊接。對于很多新材料、復(fù)雜構(gòu)件來說，釬焊有時候是其唯一可行的連接技術(shù)。毫無疑問，釬焊技術(shù)對于現(xiàn)代工業(yè)有著獨特的意義，甚至可以說在某種程度上影響著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展。
[0003]銀釬料是應(yīng)用最廣的一類硬釬料，具有良好的力學(xué)性能、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、耐腐蝕性，廣泛應(yīng)用于釬焊低碳鋼、結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、銅及銅合金等。在諸多銀釬料中，含鎘銀釬料因具有非常適中的熔點、良好的加工性能、優(yōu)良的潤濕性能和良好的力學(xué)性能，因而在航空航天、電器制造業(yè)和家電行業(yè)等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。近年來，由于經(jīng)濟的快速發(fā)展，銀釬料的需求量急劇擴大。
[0004]然而，一方面，銀是貴金屬，價格比較昂貴，傳統(tǒng)的含鎘銀釬料由于含銀量較高，導(dǎo)致成本一直居高不下；另一方面，由于歐盟的“WEEE”和“ROHS”雙指令的頒布，明令禁止了包括鎘在內(nèi)的六種有毒物質(zhì)在電子產(chǎn)品制造中的應(yīng)用，其中對鎘的要求更是要小于10ppmo我國以原信息產(chǎn)業(yè)部牽頭，相關(guān)的六個部門也聯(lián)合出臺了相關(guān)政策，禁止鎘的應(yīng)用。因此，“綠色化”的低銀無鎘銀釬料的研發(fā)已經(jīng)成為近年來國內(nèi)外釬焊界關(guān)注的熱點。本發(fā)明的“一種含錫、硅、鋅和鐠的無鎘銀釬料及其制備方法”，即是在這種技術(shù)背景下完成的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和缺陷，提供一種性能優(yōu)良的含錫、硅、鋅和鐠的無鎘銀釬料及其制備方法。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明實現(xiàn)目的的技術(shù)方案是:
[0007]一種含錫、硅、鋅和鐠的無鎘銀釬料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分數(shù)配比是:0.02%?0.3% 的 Pr,30.0% 的 Ag、31.8% 的 Zn、1..85% 的 Sn,0.15% 的 S1、其余為 Cu，總質(zhì)量百分數(shù)為100%。
[0008]上述所述的Cu和Pr的純度為99.99%。
[0009]為達到上述目的，本發(fā)明實現(xiàn)目的的另一個技術(shù)方案是:
[0010]本發(fā)明的一種含錫、硅、鋅和鐠的無鎘銀釬料的制備方法，包括如下步驟:
[0011]第一步、制備Cu-Pr 二元合金恪體
[0012](I)采用砂紙打磨掉電解銅(Cu)和金屬鐠(Pr)表面的氧化層，而后用酒精進行超聲波清洗；
[0013](2)將經(jīng)處理后的Pr和Cu按照Pr:Cu = 1: 1.2的比例，投入真空電弧爐中，抽真空、充入100%純氬氣(Ar)，冶煉得到Cu-Pr 二元合金熔體；
[0014]第二步、制備含錫、硅、鋅和鐠的無鎘銀釬料
[0015](I)將第一步得到的Cu-Pr 二元合金恪體和配比組分中的Ag、Zn、Sn、Si以及剩余的Cu放入冶煉爐中進行冶煉、澆鑄，得到含錫、硅、鋅和鐠的無鎘銀釬料鑄錠；
[0016](2)將得到的錫、硅、鋅和鐠的無鎘銀釬料鑄錠通過擠壓、拉拔，酸洗，得到含錫、硅、鋅和鐠的無鎘銀釬料絲材。
[0017]上述第一步中所述氬氣的純度為100%。
[0018]上述第二步中所述冶煉爐為中頻冶煉爐。
[0019]本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點和有益效果:
[0020]1、與目前廣泛使用的的B-Ag45CuZn釬料相比，有效降低了銀(Ag)的含量，性價比尚;
[0021]2、試驗驗證，本發(fā)明的釬料具有良好的鋪展性能、焊縫力學(xué)性能和固液相線溫度。
[0022]3、由于加入微量稀土元素鐠(Pr)，發(fā)現(xiàn)鐠(Pr)對于銀基釬料的鋪展具有表面活性作用，即能夠降低液態(tài)釬料的表面張力，提高釬料鋪展性。同時，鐠(Pr)極易與釬料中的有害雜質(zhì)S、Bi等反應(yīng)生成稀土夾雜，能有效去除雜質(zhì)元素對釬料的影響。生成的稀土相又可以起到形核質(zhì)點的作用，從而細化晶粒，提高釬料的力學(xué)性能。
[0023]4、通過對比試驗，確定了稀土元素鐠(Pr)的添加范圍。試驗發(fā)現(xiàn)，稀土鐠(Pr)的添加量控制在適當范圍內(nèi)，綜合性能為最佳，當鐠(Pr)加入的量高于一定范圍時，則會產(chǎn)生過多脆性的稀土相，反而降低了釬料的綜合性能。
【附圖說明】
[0024]圖1為Ag45CuZn和不同鐠(Pr)含量的Ag-Cu-Zn-Sn-S1-Pr釬料的鋪展特性分析圖譜。
[0025]圖2為Ag45CuZn和不同鐠(Pr)含量的Ag-Cu-Zn-Sn-Si釬料的固液相溫度曲線圖。
[0026]圖3為Ag45CuZn和不同鐠(Pr)含量的Ag-Cu-Zn-Sn-Si釬料的力學(xué)性能分析圖曰O
[0027]圖4為含鐠(Pr) 0.02 %時Ag-Cu-Zn-Sn-S1-Pr釬料的顯微組織(2000倍)結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖5為含鐠(Pr) 0.08 %時Ag-Cu-Zn-Sn-S1-Pr釬料的顯微組織(2000倍)結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖6為含鐠(Pr) 0.15 %時Ag-Cu-Zn-Sn-S1-Pr釬料的顯微組織(2000倍)結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖7為含鐠(Pr) 0.3 %時Ag-Cu-Zn-Sn-S1-Pr釬料的顯微組織(2000倍)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0031]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明做進一步的詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0032]本發(fā)明的一種含錫、硅、鋅和鐠的無鎘銀釬料，按質(zhì)量百分數(shù)配比，由0.02%?0.3% 的 Pr、30.0% 的 Ag、31.8% 的 Zn、1..85% 的 Sn,0.15% 的 S1、其余為 Cu 組成，總質(zhì)量百分數(shù)為100%。
[0033]1、結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明
[0034]實施例1
[0035]一、按質(zhì)量百分數(shù)配比
[0036]本實施例釬料的成分為:30.0%銀(Ag),31.8%# (Zn)，L 85%錫(Sn)，0.15% 硅(Si)、
[0037]0.02 % 鐠(Pr)，其余為銅(Cu)。
[0038]二、制備方法
[0039]第一步:制備Cu-Pr 二元合金恪體
[0040]1、采用砂紙打磨掉電解銅(Cu)和金屬鐠(Pr)表面的氧化層，而后用酒精進行超聲波清洗，得到純度為99.99%的Cu和Pr ；
[0041]2、將經(jīng)處理后的Pr和Cu按照Pr:Cu = I:1.2的比例，投入真空電弧爐中，抽真空、充入100%純氬氣(Ar)，冶煉得到Cu-Pr 二元合金熔體；
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