專利名稱：一種含鎵和鈰的無鎘銀釬料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種含鎵和鈰的無鎘銀釬料，屬于釬焊材料。
背景技術：
目前使用的銀釬料BAg45CuZnCd、BAg45CuZn，其化學成分中含銀量為45％的釬料左右。由于銀屬于貴金屬材料，價格較為昂貴，因此，研究開發具有相當或相似釬焊性能、固-液相線溫度合適、含銀量又較低的含鎵和鈰的無鎘銀釬料來替代前述的BAg45CuZnCd、BAg45CuZn釬料，既可節約寶貴的銀資源、降低成本而體現經濟性，又可體現保護操作者的身體安全和消除對環境的污染。因為將于今年7月1日實施的由歐盟頒布的“WEEE”和“ROHS”雙指令規定含鎘的材料不允許在許多家電生產中使用。
發明內容
本發明的任務是提供一種含銀量低而有利于節約銀資源的、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并且釬焊性能和綜合力學性能優良的含鎵和鈰的無鎘銀釬料。
本發明的任務是這樣來完成的，一種含鎵和鈰的無鎘銀釬料，其組份為(按重量)25.0％～32.0％的銅(Cu)、25.0％～35.0％的鋅(Zn)、0.1％～3.0％的鎵(Ga)、0.01％～1.0％的錫(Sn)、0.002％～0.10％的鈰(Ce)、其余為銀(Ag)。
本發明具有的優點之一，與傳統的BAg45CuZnCd、BAg45CuZn釬料相比，銀含量得到了有效降低(可降低5％左右)，從而可節約寶貴的銀資源藉以體現經濟性；之二，對母材潤濕性、鋪展性優良、釬縫力學性能好、固、液相線溫度理想，因此完全可替代BAg45CuZnCd、BAg45CuZn銀釬料；之三，通過加入適量的鎵(Ga)和微量錫(Sn)，能有效地降低主成分合金(Ag-Cu-Zn合金)的熔點，同時改善在紫銅、黃銅、碳鋼、不銹鋼以及鎳基合金上的潤濕性，加入稀土元素鈰(Ce)，得以細化釬料的晶粒，提高釬料的塑性和綜合力學性能；之四，成份中不再含有有毒的鎘(Cd)元素，能確保操作者安全和避免對環境的影響。
具體實施例方式
1)、使用市售的白銀、電解銅、鋅錠、錫錠、金屬鎵、金屬鈰，按需要配比，采用常規的中頻冶煉爐冶煉、澆鑄，然后通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釬料絲材；2)、根據生產需要，可將錫錠、金屬鎵、金屬鈰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。固相線溫度在680℃～700℃范圍、液相線溫度在710℃～730℃范圍；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，釬縫力學性能分別為σb＝185～365MPa，τ＝180～355MPa。
采用常規的中頻冶煉爐冶煉、澆鑄，然后通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釬料絲材；本發明的含鎵和鈰的無鎘銀釬料以含銀量為45％的釬料為參照物，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＝185～365MPa，τ＝180～355MPa范圍)。本發明的含銦和鈰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，消除了對環境的污染。釬料的釬縫力學性能指標與BAg45CuZnCd、BAg45CuZn釬料相當，本發明的釬料已作為BAg45CuZnCd、BAg45CuZn釬料的替代品而應用于制冷部件之類的生產行業。
實施例1按重量百分數配比，其成分為30.0％銅(Cu)，30.0％鋅(Zn)，0.01％錫(Sn)，0.1％鎵(Ga)，0.002％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在700℃左右、液相線溫度在730℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例2按重量百分數配比，其成分為30.0％銅(Cu)，27.0％鋅(Zn)，0.03％錫(Sn)，3.0％鎵(Ga)，0.10％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在680℃左右、液相線溫度在710℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時的釬縫強度見括號內數據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例3按重量百分數配比，其成分為32.0％銅(Cu)，25.0％鋅(Zn)，0.03％錫(Sn)，3.0％鎵(Ga)，0.03％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在680℃左右、液相線溫度在720℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例4按重量百分數配比，其成分為25.0％銅(Cu)，35.0％鋅(Zn)，0.03％錫(Sn)，3.0％鎵(Ga)，0.03％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在680℃左右、液相線溫度在710℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時的釬縫強度見括號內數據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例5按重量百分數配比，其成分為28.0％銅(Cu)，30.0％鋅(Zn)，0.02％錫(Sn)，2.0％鎵(Ga)，0.03％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在690℃左右、液相線溫度在720℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例6按重量百分數配比，其成分為28.5％銅(Cu)，30.5％鋅(Zn)，0.02％錫(Sn)，1.0％鎵(Ga)，0.03％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在690℃左右、液相線溫度在725℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例7按重量百分數配比，其成分為30.5％銅(Cu)，29.5％鋅(Zn)，0.02％錫(Sn)，0.3％鎵(Ga)，0.03％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在695℃左右、液相線溫度在725℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例8按重量百分數配比，其成分為30.5％銅(Cu)，29.5％鋅(Zn)，0.01％錫(Sn)，0.15％鎵(Ga)，0.03％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在700℃左右、液相線溫度在730℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例9按重量百分數配比，其成分為30.5％銅(Cu)，29.5％鋅(Zn)，0.03％錫(Sn)，0.65％鎵(Ga)，0.005％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在695℃左右、液相線溫度在720℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例10按重量百分數配比，其成分為27.5％銅(Cu)，30.5％鋅(Zn)，0.4％錫(Sn)，2.25％鎵(Ga)，0.005％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在685℃左右、液相線溫度在720℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例11按重量百分數配比，其成分為26.5％銅(Cu)，32.0％鋅(Zn)，0.4％錫(Sn)，1.25％鎵(Ga)，0.005％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在695℃左右、液相線溫度在720℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例12按重量百分數配比，其成分為28.5％銅(Cu)，28.0％鋅(Zn)，0.8％錫(Sn)，2.75％鎵(Ga)，0.01％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在685℃左右、液相線溫度在720℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例13按重量百分數配比，其成分為29.8％銅(Cu)，28.5％鋅(Zn)，0.8％錫(Sn)，0.75％鎵(Ga)，0.01％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在695℃左右、液相線溫度在730℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例14按重量百分數配比，其成分為29.8％銅(Cu)，29.5％鋅(Zn)，0.3％錫(Sn)，0.25％鎵(Ga)，0.01％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在700℃左右、液相線溫度在730℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例15按重量百分數配比，其成分為28.5％銅(Cu)，29.5％鋅(Zn)，0.5％錫(Sn)，1.5％鎵(Ga)，0.006％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在690℃左右、液相線溫度在730℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例16按重量百分數配比，其成分為30.5％銅(Cu)，25.5％鋅(Zn)，0.8％錫(Sn)，3.0％鎵(Ga)，0.006％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在680℃左右、液相線溫度在720℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
實施例17按重量百分數配比，其成分為26.5％銅(Cu)，31.5％鋅(Zn)，0.2％錫(Sn)，1.8％鎵(Ga)，0.006％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的含鎵和鈰的無鎘銀釬料固相線溫度在690℃左右、液相線溫度在730℃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據紫銅—黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅—碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不銹鋼—鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
本發明的另一技術特點是，由于本發明的含鎵和鈰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，因此上述具體實施例1至17中的任何一種含銦和鈰的無鎘銀釬料，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
1.一種含鎵和鈰的無鎘銀釬料，其特征在于其組份為(按重量)25.0％～32.0％的銅(Cu)，25.0％～35.0％的鋅(Zn)，0.1％～3.0％的鎵(Ga)，0.01％～1.0％的錫(Sn)，0.002％～0.10％的鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
全文摘要
一種含鎵和鈰的無鎘銀釬料，屬于焊接材料。其組份為(按重量)25.0％～32.0％的銅(Cu)，25.0％～35.0％的鋅(Zn)，0.1％～3.0％的鎵(Ga)，0.01％～1.0％的錫(Sn)，0.002％～0.10％的鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。優點可節約寶貴的銀資源藉以體現經濟性；對母材潤濕性、鋪展性優良、釬縫力學性能好、固、液相線溫度理想，可替代BAg45CuZnCd、BAg45CuZn銀釬料；加入適量的鎵和微量錫，能降低主成分合金(Ag－Cu－Zn合金)的熔點，同時改善在紫銅、黃銅、碳鋼、不銹鋼以及鎳基合金上的潤濕性，加入稀土元素鈰，得以細化釬料的晶粒，提高釬料的塑性和綜合力學性能；成份中不再含有有毒的鎘元素，能確保操作者安全和避免對環境的影響。
文檔編號B23K35/30GK1836824SQ20061003969
公開日2006年9月27日 申請日期2006年4月11日 優先權日2006年4月11日
發明者顧文華, 顧立勇, 薛松柏 申請人:常熟市華銀焊料有限公司