專利名稱：一種含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料，特別是一種適用于紫銅、黃銅、碳鋼、不銹鋼以及鎳基合金等金屬材料釬焊的無鎘銀基釬料，屬于金屬材料類及冶金領(lǐng)域的釬焊材料。
背景技術(shù)：
目前使用的銀釬料BAg45CuZnCd、BAg45CuZn，其化學(xué)成分中含銀量為45％左右。雖然BAg45CuZnCd性能優(yōu)良，但是隨著歐盟“ROHS”指令于2006年7月1日的實(shí)施，含鎘材料正逐步禁止使用，因?yàn)殒k對(duì)操作者的身體安全有影響及對(duì)環(huán)境具有污染性。因此，研究開發(fā)具有良好的釬焊性能、合適的固-液相線溫度、并且具有與傳統(tǒng)的BAg45CuZnCd釬料的綜合性能相媲美甚至更優(yōu)異、含銀量相當(dāng)或相似的釬焊材料以替代BAg45CuZnCd、BAg45CuZn釬料，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)的保護(hù)環(huán)境的積極意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是要提供一種能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、具有與傳統(tǒng)的BAg45CuZnCd釬料相當(dāng)?shù)木C合性能和含銀量的含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣來完成的，一種含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為26.0％～35.0％的銅(Cu)，20.0％～33.0％的鋅(Zn)，0.001％～0.5％的鎵(Ga)，0.001％～0.3％的銦(In)，0.002％～0.10％的鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)1)因成分中不含有有毒的鎘元素，故能確保操作者的身體安全和避免對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響；2)可替代BAg45CuZnCd、BAg45CuZn釬料，由于通過優(yōu)化鎵、銦和鈰以及銀、銅、鋅三種主元素的含量，使得本發(fā)明的釬料對(duì)母材具有良好的潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良、釬縫力學(xué)性能(σb、τ)；3)由于加入了適量的鎵(Ga)和銦(In)，因此在對(duì)原材料成本增加不多的情況下能降低本發(fā)明的釬料的熔點(diǎn)；且能改善本發(fā)明的釬料在紫銅、黃銅、碳鋼、不銹鋼以及鎳基合金上的潤(rùn)濕性，同時(shí)加入稀土元素鈰(Ce)，以細(xì)化新發(fā)明釬料的晶粒，提高本發(fā)明釬料的塑性和綜合力學(xué)性能。
具體實(shí)施例方式
1)、使用市售的白銀、電解銅、鋅錠、金屬鎵、金屬銦、金屬鈰，按上述配比，采用常規(guī)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(jù)生產(chǎn)需要，可將金屬鎵、金屬銦、金屬鈰分別預(yù)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。所得到的釬料絲材的固相線溫度在650℃～665℃范圍、液相線溫度在730℃～745℃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(shí)，釬縫力學(xué)性能分別為σb＝185～365MPa，τ＝180～355MPa。
采用常規(guī)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(fā)明的含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料以含銀量為45％的釬料為參照物，配合FB102銀釬劑(QJ102銀釬焊熔劑)，釬焊紫銅-黃銅、黃銅-碳鋼、不銹鋼-鎳基合金等材料組合時(shí)，對(duì)母材的潤(rùn)濕性、鋪展性與之相當(dāng)，釬縫力學(xué)性能與之相當(dāng)(σb＝185～365MPa，τ＝180～355MPa范圍)。本發(fā)明的含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料完全沒有有害元素鎘，有效地保護(hù)了操作者的身體安全，消除了對(duì)環(huán)境的污染。釬料的釬縫力學(xué)性能指標(biāo)與BAg45CuZnCd、BAg45CuZn釬料相當(dāng)。因此，本發(fā)明的釬料完全可以作為對(duì)BAg45CuZn釬料的替代品而應(yīng)用于金屬材料及冶金領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
具體實(shí)施例方式
一按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為26.0％銅(Cu)，33.0％鋅(Zn)，0.5％鎵(Ga)，0.001％銦(In)，0.002％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在730℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
二按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為35.0％銅(Cu)，20.0％鋅(Zn)，0.001％鎵(Ga)，0.3％銦(In)，0.10％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
三按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為30.0％銅(Cu)，25.0％鋅(Zn)，0.001％鎵(Ga)，0.001％銦(In)，0.10％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在665℃左右、液相線溫度在745℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
四按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為30.0％銅(Cu)，25.0％鋅(Zn)，0.01％鎵(Ga)，0.01％銦(In)，0.002％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在665℃左右、液相線溫度在745℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
五按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為26.0％銅(Cu)，29.0％鋅(Zn)，0.1％鎵(Ga)，0.1％銦(In)，0.02％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在655℃左右、液相線溫度在735℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
六按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為28.0％銅(Cu)，31.0％鋅(Zn)，0.5％鎵(Ga)，0.3％銦(In)，0.10％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在730℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
七
按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為34.0％銅(Cu)，30.0％鋅(Zn)，0.5％鎵(Ga)，0.001％銦(In)，0.006％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在655℃左右、液相線溫度在745℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
八按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為31.0％銅(Cu)，26.0％鋅(Zn)，0.05％鎵(Ga)，0.1％銦(In)，0.06％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在660℃左右、液相線溫度在745℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
九按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為28.0％銅(Cu)，27.0％鋅(Zn)，0.05％鎵(Ga)，0.05％銦(In)，0.03％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在660℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
十按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為29.0％銅(Cu)，27.0％鋅(Zn)，0.15％鎵(Ga)，0.15％銦(In)，0.03％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在655℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
十一按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為34.0％銅(Cu)，22.0％鋅(Zn)，0.15％鎵(Ga)，0.3％銦(In)，0.05％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
十二按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為27.0％銅(Cu)，28.0％鋅(Zn)，0.35％鎵(Ga)，0.1％銦(In)，0.01％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
十三按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為28.0％銅(Cu)，27.0％鋅(Zn)，0.35％鎵(Ga)，0.12％銦(In)，0.1％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
十四按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為32.0％銅(Cu)，23.0％鋅(Zn)，0.45％鎵(Ga)，0.2％銦(In)，0.08％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在735℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
十五按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為34.2％銅(Cu)，21.5％鋅(Zn)，0.15％鎵(Ga)，0.28％銦(In)，0.006％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在660℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
十六按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為29.0％銅(Cu)，24.4％鋅(Zn)，0.25％鎵(Ga)，0.2％銦(In)，0.04％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
十七按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為26.5％銅(Cu)，28.4％鋅(Zn)，0.2％鎵(Ga)，0.1％銦(In)，0.006％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在660℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
具體實(shí)施例方式
十八按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為29.5％銅(Cu)，24.8％鋅(Zn)，0.002％鎵(Ga)，0.003％銦(In)，0.004％鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
上述成分配比得到的“含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料”固相線溫度在665℃左右、液相線溫度在745℃左右(考慮了實(shí)驗(yàn)誤差)，配合FB102(QJ102)釬劑，釬焊母材為下列組合時(shí)的釬縫強(qiáng)度見括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)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)。
由本發(fā)明的含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料在釬焊母材紫為銅、黃銅、碳鋼、不銹鋼、鎳基合金時(shí)，分別都具有良好的潤(rùn)濕性能，上述具體實(shí)施方式
一至具體實(shí)施方式
十八中的任何一種含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料，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(shí)，對(duì)所釬焊的組合材料(母材)均具有良好的潤(rùn)濕性，且釬焊接頭具有良好的綜合力學(xué)性能。
權(quán)利要求
1.一種含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料，其特征在于其化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為26.0％～35.0％的銅(Cu)，20.0％～33.0％的鋅(Zn)，0.001％～0.5％的鎵(Ga)，0.001％～0.3％的銦(In)，0.002％～0.10％的鈰(Ce)，其余為銀(Ag)。
全文摘要
一種含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釬料，屬于金屬材料類及冶金領(lǐng)域的釬焊材料。其化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為26.0％～35.0％的銅，20.0％～33.0％的鋅，0.001％～0.5％的鎵，0.001％～0.3％的銦，0.002％～0.10％的鈰，其余為銀。優(yōu)點(diǎn)使用安全和有利于環(huán)保；可替代BAg45CuZnCd、BAg45CuZn釬料，對(duì)母材具有良好的潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良、釬縫力學(xué)性能(σ
文檔編號(hào)B23K35/30GK1962159SQ20061009776
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月26日
發(fā)明者顧文華, 薛松柏, 顧立勇, 顧建昌 申請(qǐng)人:常熟市華銀焊料有限公司