一种无镉银基中温钎料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钎焊材料，特别是四通阀用高银焊料的替代合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 四通阀，具有四个油口的控制阀，是制冷设备中不可缺少的关键部件，冷热气体循 环，工作环境比较恶劣，需要采用可靠性较强的银焊料进行焊接。四通阀对焊接的要求非常 高的可靠性，抗疲劳性能，良好的耐腐蚀性能，以及较高的焊接强度。目前市场上普遍采用 银含量为40%以上的银铜锌系列高银钎料。随着社会发展的需要，企业对成本的控制越来 越严格，白银在全球储存量的不断降低，价格持续高涨，造成焊料成本大幅上升，急需白银 的替代材料。因此，为了降低企业生产成本，减少对贵金属的依赖，利用其它普通金属材料 来替代贵金属材料的合金及其制造工艺已成为现代工业发展的必然趋势。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种无镉银基中温钎料及其制备方法，利 用普通金属材料来替代部分贵金属材料，降低生产成本。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种无镉银基中温钎料，其特征在于 由以下重量百分比的金属材料组成：Ag5?40%，Zn33?36%，Sn0.01?3%，Mn1? 9%，Ni0? 1 ?2%，Te0? 05 ?1. 0%，RE0? 0001 ?0? 4%，Cu余量。
[0005] 作为优选，本发明由以下重量百分比的金属材料组成：Ag15?40%，Zn 33? 36%，Sn0? 01 ?3%，Mn1 ?9%，Ni0? 1 ?2%，Te0? 05 ?1.0%，RE0? 0001 ?0?4%， Cu余量。
[0006] 作为优选，本发明由以下重量百分比的金属材料组成：Ag15?40%，Zn34%，Sn 2%，Mn1 ?9%，附1.0%，丁6〇.5%，1^0.1%，〇1余量。
[0007] 本发明的另一目的是提供上述钎料的制备方法
[0008] (1)取部分Cu熔炼，熔炼温度1100?1200°C，将RE用铜箔包裹后压入铜液底部， 得RE含量为0. 5?5 %的Cu-RE中间合金；
[0009] (2)取上述Cu-RE中间合金，折算后混合配方中规定的其他金属原料一起恪炼，恪 炼温度ll〇〇°C，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制模具中，自然冷却即可；
[0010] (3)在400?500°C温度下，将合金铸锭挤压制成1?3mm的棒材，再经过后续拉 拔矫直等工序最终制成棒材，丝材等各种形式的产品。
[0011] 本发明中各金属原料的选择以及配比是基于以下因素考虑的：
[0012] 1、本发明中，Mn元素与银铜合金无限固溶，Mn元素的加入可大幅度降低钎料熔 点，增强材料塑性同时改善钎料润湿性和力学性能，是该发明中主元素。添加1?9%的Mn 可以显著降低钎料的熔点，提高钎料铺展润湿性能，低于1 %时效果不明显，高于9%则会 使钎料加工困难，不利于制备加工。为此本发明钎料Mn含量选择1?9%。
[0013] 2、Te元素具有强的抗氧化能力，可以降低焊接过程中焊料的氧化，提高焊缝强度， 并且可以抑制Mn，Zn元素的挥发，使焊缝表面光滑，美观。添加0. 05?1 %的Te可提高焊 料的润湿铺展性能，又能提高钎料的塑性加工性能。当含量低于0. 05%时，其作用不明显， 当含量高于1%时强度过高，加工困难。为此本发明钎料Te含量选择0.05?1%。
[0014] 3、添加1?2%Sn元素，可以降低熔点，同时增加钎料强度。含量低于1%时效果 不明显，含量高于2%时，钎料制备性能降低，为此本发明钎料Sn含量选择1?2%。
[0015] 4、添加0.05?1%Ni既可以细化金属晶粒组织，又能提高塑性。当含量低于 0.05 %时，其效果不明显，当含量高于1 %时，钎料熔点过高。为此本发明Ni含量选择 0? 05 ?1%〇
[0016] 5、如果在上述钎料中添加0. 0001?0. 4Re元素，能细化钎料合金组织，提高钎料 力学性能。Re含量少于0. 0001 %时，作用不明显，含量高于0. 4%时易偏聚于晶界导致钎料 性能较差。为此本发明Re含量选择在0. 0001?0. 4%。
[0017] 相比现有技术的通用钎料，本发明优点在于降低了贵金属Ag含量，而且不含有害 元素，对人体和环境危害小。因为贵金属Ag含量降低，成本可减少10%?20%，可以与四 通阀母材产生优良的冶金反应，生成可靠性能高、外表美观的焊点。本发明钎料能在满足四 通阀钎焊性能要求下，大幅度降低钎料成本，制备方法简单，具有广阔的市场前景。
【具体实施方式】
[0018]下面通过实施例对本发明进行说明。实施例仅限于对本发明做进一步说明，不代 表本发明的保护范围，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进 方案和等效方案，依据本发明做出的非本质的修改和调整都属于本发明的保护范围。
[0019] 实施例一
[0020] (1)取48. 5kg的Cu熔炼后将1. 5kg的RE加入铜液中，得Re含量3%的Cu-RE中 间合金；
[0021] (2)按照Ag5%，Zn33%，Sn0.01%，Mn9%，Ni0.l%，Te0.05%，Re0.4%，Cu余 量的配方进行配料，取上述Cu-RE中间合金，折算后混合配方中规定的其他金属原料一起 熔炼，熔炼温度ll〇〇°C，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制模具上，自然冷却即可。
[0022] (3)在450°C温度下，将合金铸锭挤压制成2. 0mm的棒材，再经过后续拉拔矫直等 工序最终制成棒材形式的产品。
[0023] 实施例二
[0024] (1)按照Ag5%，Zn33%，Sn0? 01%，Mn9%，NiO. 1%，Re0? 4%，Cu余量的配方 进行配料，取上述Cu-RE中间合金，折算后混合配方中规定的其他金属原料一起恪炼，恪炼 温度1100°C，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制模具上，自然冷却即可。
[0025] (2)在450°C温度下，将合金铸锭挤压制成2. 0mm的棒材，再经过后续拉拔矫直等 工序最终制成棒材形式的产品。
[0026] 实施例三
[0027] (1)按照配方Ag15%，Zn34%，Sn0? 5%，Mn9%，NiO. 5%，TeO. 5%，Re0? 3%， Cu余量的配方进行配料，取上述Cu-RE中间合金，折算后混合配方中规定的其他金属原料 一起熔炼，熔炼温度ll〇〇°C，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制模具上，自然冷却即可。
[0028] (2)在450°C温度下，将合金铸锭挤压制成2. 0mm的棒材，再经过后续拉拔矫直等 工序最终制成棒材形式的产品。
[0029] 实施例四
[0030] (1)按照配方Ag15%，Zn34%，Sn0? 5%，Mn9%，NiO. 5%，Re0? 3%，Cu余量的 配方进行配料，取上述Cu-RE中间合金，折算后混合配方中规定的其他金属原料一起恪炼， 熔炼温度ll〇〇°C，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制模具上，自然冷却即可。
[0031] (2)在450°C温度下，将合金铸锭挤压制成2. 0mm的棒材，再经过后续拉拔矫直等 工序最终制成棒材形式的产品。
[0032] 实施例五
[0033] (1)按照配方Ag20%，Zn35%，Sn1%，Mn6%，Nil. 0%，Tel. 0%，Re0? 2%，Cu 余量的配方进行配料，取上述Cu-RE中间合金，折算后混合配方中规定的其他金属原料一 起熔炼，熔炼温度ll〇〇°C，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制模具上，自然冷却即可。
[0034] (2)在450°C温度下，将合金铸锭挤压制成2. 0mm的棒材，再经过后续拉拔矫直等 工序最终制成棒材形式的产品。
[0035] 实施例六
[0036] (1)按照配方Ag20%，Zn35%，Sn1%，Mn6%，Nil. 0%，Re0? 2%，Cu余量的配 方进行配料，取上述Cu-RE中间合金，折算后混合配方中规定的其他金属原料一起恪炼，恪 炼温度ll〇〇°C，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制模具上，自然冷却即可。
[0037] (2)在450°C温度下，将合金铸锭挤压制成2. 0mm的棒材，再经过后续拉拔矫直等 工序最终制成棒材形式的产品。
[0038] 实施例七
[0039] (1)按照配方Ag30%，Zn35%，Sn2%，Mn3%，Nil. 5%，Tel. 5%，Re0? 1%，Cu 余量的配方进行配料，取上述Cu-RE中间合金，折算后混合配方中规定的其他金属原料一 起熔炼，熔炼温度ll〇〇°C，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制模具上，自然冷却即可。
[0040] (2)在450°C温度下，将合金铸锭挤压制成2. 0mm的棒材，再经过后续拉拔矫直等 工序最终制成棒材形式的产品。
[0041] 实施例八
[0042] (1)按照配方Ag30%，Zn35%，Sn2%，Mn3%，Nil. 5%，Re0? 1%，Cu余量的配 方进行配料，取上述Cu-RE中间合金，折算后混合配方中规定的其他金属原料一起恪炼，恪 炼温度ll〇〇°C，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制模具上，自然冷却即可。
[0043] (2)在450°C温度下，将合金铸锭挤压制成2. 0mm的棒材，再经过后续拉拔矫直等 工序最终制成棒材形式的产品。
[0044] 实施例九
[0045] (1)按照配方Ag40%，Zn36%，Sn3%，Mnl%，Ni2%，Te2%，Re0.0001%，Cu余 量的配方进行配料，取上述Cu-RE中间合金，折算后混合配方中规定的其他金属原料一起 熔炼，熔炼温度ll〇〇°C，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制模具上，自然冷却即可。
[0046] (2)在450°C温度下，将合金铸锭挤压制成2. 0mm的棒材，再经过后续拉拔矫直等 工序最终制成棒材形式的产品。
[0047] 实施例十
[0048] (1)按照配方Ag40%，Zn36%，Sn3%，Mnl%，Ni2%，Re0.0001%，Cu余量的配 方进行配料，取上述Cu-RE中间合金，折算后混合配方中规定的其他金属原料一起恪炼，恪 炼温度ll〇〇°C，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制模具上，自然冷却即可。
[0049] (2)在450°C温度下，将合金铸锭挤压制成2. 0mm的棒材，再经过后续拉拔矫直等 工序最终制成棒材形式的产品。
[0050] 表1钎料成分百分含量
[0051]
【主权项】
1. 一种无镉银基中温钎料，其特征在于由以下重量百分比的金属材料组成：Ag5? 40%，Zn33 ?36%，SnO. Ol ?3%，Mnl ?9%，NiO. 1 ?2%，TeO. 05 ?I. 0%，RE0. OOOl ? 0. 4%，Cu 余量。
2. 如权利要求1所述的一种四通阀用无镉银基中温钎料，其特征在于由以下重量百分 比的金属材料组成：Agl5 ?40%，Zn33 ?36%，SnO. 01 ?3%，Mnl ?9%，NiO. 1 ?2%， TeO. 05 ?1. 0%，RE0. 0001 ?0· 4%，Cu 余量。
3. 如权利要求1所述的一种无镉银基中温钎料，其特征在于由以下重量百分比的金属 材料组成：Agl5 ?40%，Zn34%，Sn2%，Mnl ?9%，Nil. 0%，TeO. 5%，ReO. 1%，Cu 余量。
4. 如权利要求1所述的一种无镉银基中温钎料的制备方法，其特征在于包括以下步 骤： (1) 取部分Cu熔炼，熔炼温度1100?1200°C，将RE用铜箔包裹后压入铜液底部，得RE 含量为〇. 5?5%的Cu-RE中间合金； (2) 取上述Cu-RE中间合金，折算后混合配方中规定的其它金属原料一起恪炼，恪炼温 度1KKTC，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制模具上，自然冷却即可； (3) 在400?500°C温度下，将合金铸锭挤压制成1?3_的棒材，再经过后续拉拔矫 直等工序最终制成等各种形式的产品。
【专利摘要】本发明涉及一种无镉银基中温钎料及其制备方法，目前市场上普遍采用银含量为40％以上的银铜锌系列高银钎料，生产成本高。本发明其特征在于由以下重量百分比的金属材料组成：Ag5～40％，Zn33～36％，Sn0.01～3％，Mn1～9％，Ni0.1～2％，Te0.05～1.0％，RE0.0001～0.4％，Cu余量。本发明优点在于降低了贵金属Ag含量，而且不含有害元素，对人体和环境危害小。本发明钎料能在满足四通阀钎焊性能要求下，大幅度降低钎料成本，制备方法简单，具有广阔的市场前景。
【IPC分类】B23K35-24, B23K35-40
【公开号】CN104551434
【申请号】CN201410652854
【发明人】胡兰伟, 金霞, 石磊, 周飞
【申请人】浙江亚通焊材有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年11月17日