專利名稱：銅磷銀合金態(tài)絲狀釬料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種釬焊材料，尤其涉及一種銅磷銀(CuPAg)三元合金絲狀釬料及其制備方法。
背景技術(shù)：
銅磷釬料由于工藝性能好，價(jià)格低，在釬焊銅和銅合金方面得到廣泛的應(yīng)用。磷在銅中起兩種作用能顯著降低銅的熔點(diǎn)。當(dāng)P的質(zhì)量百分比為8. 4%時(shí)，銅與磷形成熔化溫度為714°C的低熔點(diǎn)共晶，其組織由Cu+Cu3P組成。Cu3P為脆性相。隨著銅的含磷量增加，Cu3P相增多，超過共晶成分的銅磷合金由于太脆而無實(shí)用價(jià)值。Cu3P相給銅磷釬料帶來脆性，它的韌性比銀基釬料差得多，只能在熱態(tài)下擠壓或軋制。磷的另一種功能是空氣中釬焊銅時(shí)起自釬劑作用。對于一些高性能應(yīng)用的場合(如航空專用材料的焊接)，對于釬焊材料在釬焊銅和銅合金方面的熔化溫度和韌性都有其特殊的要求，目前的銅磷釬料無法滿足這種高尖端的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種銅磷銀(CuPAg)合金及其制備方法，該銅磷銀(CuPAg) 合金可以作為制造具有較優(yōu)秀品質(zhì)的絲狀釬料的原材料，其具有較優(yōu)秀的釬料品質(zhì)，使成品CuPAg合金絲狀釬料相對熔點(diǎn)低、韌性好，能夠滿足高性能應(yīng)用場合的性能要求。為實(shí)現(xiàn)上目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案—種銅磷銀合金，其特征在于成分組成及質(zhì)量百分比為P，4. 50-5. 50% ；銀， 14. 0-16. 0%% ；銅，余量。優(yōu)選的成分組成及質(zhì)量百分比為:P,4. 80-5. 30% ；銀，14. 50-15. 50% ；銅，余量。所述銅磷銀合金的制備方法步驟如下a)按上述的銅磷銀合金成分組成及配比選用爐料，將爐料依次放入中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，同時(shí)充入氮?dú)獗Ｗo(hù)，至全部熔化；b)對鑄錠模具清潔處理，將銅磷銀合金的熔化液進(jìn)行鑄錠澆鑄，溫度控制在 800-850 0C ；c)對鑄錠進(jìn)行扒皮，使鑄錠表面光滑；將澆鑄帽口去掉2_3cm，直至確保沒有縮孔；d)鑄錠退火，設(shè)定溫度為530°C，達(dá)到設(shè)定溫度后保溫3小時(shí)；退火過程中始終進(jìn)行抗氧化保護(hù)。熔煉時(shí)充入氮?dú)獾臍饬髁繛?. 1-0. 2MPa。退火過程中進(jìn)行的抗氧化保護(hù)是始終吹氮?dú)?，或加入木炭加熱，或使用煤氣爐加熱。所述的爐料是由全部單純原材料，或是部分單純原材料與中間合金搭配后滿足上述的銅磷銀合金的配比關(guān)系。本發(fā)明的另一目的是提供一種銅磷銀(CuPAg)合金絲狀釬料及其制備方法，成品釬料具有較優(yōu)秀的釬料品質(zhì)，與現(xiàn)有同類釬料比熔點(diǎn)低、韌性好，能夠滿足高性能應(yīng)用場合的焊接要求。由該方法制備的CuPiVg合金絲狀釬料可以進(jìn)一步降低釬料的熔化溫度和改進(jìn)其韌性。為實(shí)現(xiàn)上目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案一種銅磷銀合金態(tài)絲狀釬料，由上述的銅磷銀合金制得。一種銅磷銀合金態(tài)絲狀釬料的制備方法，首先按上述的銅磷銀合金，繼續(xù)下列步驟e)用多孔擠壓模擠壓，其中，擠壓墊放置到擠壓機(jī)保溫套上并對保溫套進(jìn)行加熱， 設(shè)定溫度為430°C，同時(shí)加熱擠壓墊；擠壓模具的加熱溫度為450°C 550°C，得到均勻的絲材；f)加壓后的絲用15%硫酸洗液進(jìn)行酸洗；g)拉絲模加熱備用，拉絲模加熱備用，先用對焊機(jī)將上述得到的銅磷銀合金態(tài)絲材抻出尖部以用于穿模，再進(jìn)一步拉絲；h)將上步驟得到的絲材較直處理，最終得到成品。拉絲過程用塊狀肥皂或熱肥皂液對被處理的銅磷銀合金絲進(jìn)行潤滑。對得到的成品銅磷銀合金態(tài)絲狀釬料進(jìn)行酸洗，繼而用洗液滾洗一水洗一乙醇脫水一吹干。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)用本發(fā)明銅磷銀合金制得的合金態(tài)絲狀釬料不僅可以進(jìn)一步降低銅磷類合金的熔化溫度，在韌性方面亦得到較大的改善。(2)本發(fā)明采用特殊工藝方法，克服了材料本身的難加工性；有效減少了金屬在熔煉過程中的氧化，改善了鑄錠內(nèi)部組織，對產(chǎn)品質(zhì)量有顯著提高。鑄錠的機(jī)加工處理過程，減少了氧化皮對成品的不利影響。(3)本發(fā)明焊接強(qiáng)度高，性能穩(wěn)定。(4)本發(fā)明制得的合金態(tài)絲狀釬料熔化溫度為645-800°C之間，極適于銅和銅合金的釬焊，釬焊的力學(xué)性能良好，不易開裂。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明銅磷銀合金的成分組成及質(zhì)量百分比為P，4. 50-5. 50 % ；銀， 14. 0-16. 0% ；銅，余量。優(yōu)選的方案是:P，4. 80-5. 30% ；銀，14. 50-15. 50% ；銅，余量。本發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于在上述配比的銅磷銀合金成分范圍內(nèi)經(jīng)特殊工藝方法先制得合金，再進(jìn)一步拉絲得到銅磷銀合金態(tài)絲狀釬料。下面是本發(fā)明制備CuPAg合金態(tài)絲狀釬料整個(gè)過程(包括CuPAg中間合金的制備)，具體方法如下一、熔煉熔鑄設(shè)備IOOKg中頻感應(yīng)爐；石墨粘土坩堝；鑄鐵模模具；輔料坩堝鉗、木炭、氮?dú)?、測溫?zé)崤?、花生油。熔鑄
1. 1在使用前，對鑄錠模具進(jìn)行處理。用粗砂紙打磨，去銹去油斑，然后在模具上抹花生油，油不要過多，以免影響鑄錠質(zhì)量。1. 2原材料選用外購的CuP中間合金，取樣送理化室做化學(xué)分析；對返回料(本發(fā)明所制備的CuPiVg合金的下角料)鋸頭、壓余、堝底余料可100%回吃；車削要先熔鑄成鑄錠，分析雜質(zhì)含量是否符合要求后再使用，回吃不能超過50 %。1. 3配料按標(biāo)準(zhǔn)要求成分計(jì)算加入爐料量(包括CuP中間合金，Ag)，準(zhǔn)確稱重。
1.4操作將配好的原料依次(先放入Ag和Cu單純材料，后放入CuP中間)放入爐中進(jìn)行熔化一充氮?dú)獗Ｗo(hù)，使液面少與空氣接觸，氣流量為0. 1-0. 2MPa —當(dāng)爐料全部熔化時(shí)，加溫10-20分鐘精煉一出爐前對溶液進(jìn)行測溫，溫度控制在800-850°C，溫度過高容易吸氣，過低不易氣的排出一出爐時(shí)加入木炭使?fàn)t內(nèi)產(chǎn)生還原性氣氛一澆鑄一修整鑄錠一爐后分析合格后轉(zhuǎn)入下道工序。澆鑄應(yīng)采用立式模澆鑄，人工操作要求做到均勻、平穩(wěn)、不斷流，并注意補(bǔ)縮。鑄錠出模溫度不宜過高，表面顏色暗下來后再出模，隨著模具溫度的升高，出模時(shí)間也要加長。 出模后的鑄錠不要用冷水沖涼，以免鑄錠開裂。每爐取第一根，中間的一根和最后一根鑄錠進(jìn)行爐后分析，保證成分均勻可靠。二、表面處理對鑄錠進(jìn)行扒皮，減少氧化皮等有害物在擠壓時(shí)進(jìn)入到絲材內(nèi)部，造成缺陷。加工后的鑄錠表面要光滑，允許有極少的較淺凹坑。將澆鑄帽口去掉2-3cm，確保沒有縮孔。扒皮后的鑄錠不宜長時(shí)間滯留于大氣中(不超過3天)，盡快安排下道工序加工。三、擠壓使用設(shè)備350T臥式擠壓機(jī)；箱式加熱爐；擠壓模具多孔擠壓模退火先將表面處理后的鑄錠裝爐進(jìn)行熱處理。設(shè)定溫度為530°C。到溫后保溫 3小時(shí)。退火過程中始終進(jìn)行吹氮?dú)獗Ｗo(hù)，或加入木炭或使用煤氣爐加熱方式，減少表面氧化。然后將模具放入模具加熱爐進(jìn)行熱處理。設(shè)定溫度為500°C。將擠壓墊放置到擠壓機(jī)保溫套上進(jìn)行加熱。設(shè)定溫度為430°C。擠壓擠壓前，將擠壓墊圓面均勻抹上一層機(jī)油與石墨粉調(diào)制的潤滑物，以減少摩擦阻力，同時(shí)便于與壓余分離。擠壓時(shí)，開始擠壓速度為10速檔，當(dāng)擠出料頭后馬上換至2 速檔使之勻速出絲。由多名工作人員牽引外拉或上繞絲機(jī)。牽引時(shí)注意力量不要太大，以免造成絲材尺寸不均勻，葫蘆狀。酸洗配成15%硫酸洗液(85%的水、15%濃硫酸)，將上述得到的銅磷銀合金絲用該硫酸洗液浸泡10-15分鐘，盡可能去攪拌，使酸洗更加充分。酸洗后撈出，用高壓水槍沖洗，使表面氧化物沖洗干凈，露出銅色。四、拉絲使用設(shè)備立式拉絲機(jī)；拉絲先將所使用的模具置于水中進(jìn)行加熱；再將CuPAg合金絲在對焊機(jī)上進(jìn)行抻尖，用于穿模，能穿過Φ2. Omm模具即可。
在拉拔過程中，拉絲速度不宜過快。將干肥皂穿于絲上起到潤滑作用，拉絲速度為 150-200轉(zhuǎn)/分鐘，最高不得超過300轉(zhuǎn)/分鐘。五、較直將絲穿入較直機(jī)模上，松緊度以較直出來后絲的直順為準(zhǔn)。按要求調(diào)好定尺即可。六、成品清洗成品進(jìn)行酸洗，用洗液滾洗一水洗一乙醇脫水一吹干。下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說點(diǎn)實(shí)施例1 熔鑄CuPAg合金鑄錠68. !3kg，化學(xué)分析鑄錠成分為Ag :14. 76%，P :5. 13% 。經(jīng)過擠壓，拉拔，裁定尺矯直后得出成品49. 91kg成才率73%。產(chǎn)品質(zhì)量良好，能夠滿足使用要求。實(shí)施例2 熔鑄CuPAg合金鑄錠334. 99kg，化學(xué)分析鑄錠成分Ag :15. 32%，P :4. 74% 。經(jīng)過擠壓，拉拔，裁定尺矯直后得出成品237. 64kg，成才率70. 93%。產(chǎn)品質(zhì)量良好，能夠滿足使用要求。對于CuPAg合金各種配比的取值不再——列舉，凡采用含P，4. 5-5. 5 % ；銀， 14-16% ；銅，余量范圍內(nèi)(優(yōu)選的方案為:P,4. 80-5. 30% ；銀，14. 50-15. 50% ；銅，余量) 的銅磷銀合金制作合金態(tài)絲狀釬料均應(yīng)屬于本發(fā)明申請專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種銅磷銀合金，其特征在于成分組成及質(zhì)量百分比為P，4.50-5.50 % ；銀， 14. 0-16. 0%% ；銅，余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅磷銀合金，其特征在于優(yōu)選的成分組成及質(zhì)量百分比為 P, 4. 80-5. 30% ；銀，14. 50-15. 50% ；銅，余量。
3.一種銅磷銀合金態(tài)絲狀釬料，其特征在于由權(quán)利要求1或2所述的銅磷銀合金制得。
4.一種權(quán)利要求1或2所述的銅磷銀合金的制備方法，其特征在于方法步驟如下a)按權(quán)利要求1或2所述的銅磷銀合金成分組成及配比選用爐料，將爐料依次放入中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，同時(shí)充入氮?dú)獗Ｗo(hù)，至全部熔化；b)對鑄錠模具清潔處理，將銅磷銀合金的熔化液進(jìn)行鑄錠澆鑄，溫度控制在 800-850 0C ；c)對鑄錠進(jìn)行扒皮，使鑄錠表面光滑；將澆鑄帽口去掉2-3cm，直至確保沒有縮孔；d)鑄錠退火，設(shè)定溫度為530°C，達(dá)到設(shè)定溫度后保溫3小時(shí)；退火過程中始終進(jìn)行抗氧化保護(hù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述銅磷銀合金態(tài)絲狀釬料的制備方法，其特征在于熔煉時(shí)充入氮?dú)獾臍饬髁繛?. 1-0. 2MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述銅磷銀合金態(tài)絲狀釬料的制備方法，其特征在于退火過程中進(jìn)行的抗氧化保護(hù)是始終吹氮?dú)猓蚣尤肽咎考訜?，或使用煤氣爐加熱，加熱溫度為退火爐的設(shè)定溫度530°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述銅磷銀合金態(tài)絲狀釬料的制備方法，其特征在于所述的爐料是由全部單純原材料或是部分單純原材料與中間合金搭配后滿足權(quán)利要求1或2所述的銅磷銀合金的配比關(guān)系，爐料按先放單純原材料，后放中間合金的次序依次放入中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉。
8.—種權(quán)利要求3所述的銅磷銀合金態(tài)絲狀釬料的制備方法，其特征在于方法步驟如下e)將權(quán)利要求4得到的成品銅磷銀合金用多孔擠壓模擠壓，擠壓模具的加熱溫度為 450°C 550°C，得到均勻的絲材；f)加壓后的銅磷銀合金絲用15%硫酸洗液進(jìn)行酸洗。g)拉絲模加熱備用，先用對焊機(jī)將上述得到的銅磷銀合金態(tài)絲材抻出尖部以用于穿模，再進(jìn)一步拉絲；h)將上步驟得到的絲材較直處理，最終得到成品銅磷銀合金態(tài)絲狀釬料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述銅磷銀合金態(tài)絲狀釬料的制備方法，其特征在于拉絲過程用塊狀肥皂或熱肥皂液對唄處理的銅磷銀合金絲進(jìn)行潤滑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述銅磷銀合金態(tài)絲狀釬料的制備方法，其特征在于對得到的成品銅磷銀合金態(tài)絲狀釬料進(jìn)行酸洗，繼而用洗液滾洗一水洗一乙醇脫水一吹干。
全文摘要
一種銅磷銀合金及其制備方法，銅磷銀合金的成分質(zhì)量百分比為P，4.80-5.30％；銀，14.50-15.50％；銅，余量。制備方法按成分組成及配比選用爐料，依次放入感應(yīng)爐中熔煉，充氮?dú)獗Ｗo(hù)至熔化；將熔化液鑄錠澆鑄，溫度控在800-850℃；扒皮，去掉澆鑄帽口2-3cm，確保沒縮孔；鑄錠退火，始終進(jìn)行抗氧化保護(hù)。制備方法首先得到銅磷銀合金熔煉液，繼續(xù)用多孔擠壓模擠壓得到均勻的絲材；用15％硫酸洗液進(jìn)行酸洗；先用對焊機(jī)將上述得到的銅磷銀合金態(tài)絲材抻出尖部以用于穿模，再進(jìn)一步拉絲；較直處理，最終得到成品。繼而用洗液滾洗→水洗→乙醇脫水→吹干。其具有較優(yōu)秀的釬料品質(zhì)，使成品CuPAg合金絲狀釬料相對熔點(diǎn)低、韌性好，能夠滿足高性能應(yīng)用場合的性能要求。
文檔編號C22C1/02GK102554501SQ20101062378
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者章明溪, 趙儀, 金凱 申請人:北京有色金屬與稀土應(yīng)用研究所