專利名稱：耐熱軟釬料鉛基合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟釬焊用鉛基合金，特別涉及熔化溫度315～345℃、釬接頭工作溫度高于250℃的軟釬焊用鉛基合金，用于銅，鋼等金屬母材的釬焊，特別是不銹鋼等母材的釬焊，供軍工、電子、紡織、化工和機(jī)械行業(yè)中的部件釬焊使用。
眾所周知，熔化溫度低于450℃的軟釬料多由錫鉛組成。例如，“鉛基低熔點(diǎn)焊料綜述”(銅加工，1989，(1)，165-172)一文綜述了鉛基二元、三元及多元低熔點(diǎn)合金焊料的文獻(xiàn)報(bào)道情況，涉及到Pb-Sn二元系、Pb-Sn-Ag、Pb-Sn-Sb、Pb-Ag-Bi、Pb-Sn-Cd三元系和Pb-Sn-Ag-Cd四元系等合金焊料。雖然這些合金焊料也屬于低熔點(diǎn)焊料，但其所適用的溫區(qū)較低，其釬焊溫度均在300℃以下，工作(耐熱)溫度＜150℃。而且，上述釬料還存在下述問題(1)含貴金屬元素，如Ag，因此成本較高；(2)含有毒元素，如鎘、鎘元素有毒，損害人體健康和造成環(huán)境污染。為此，許多國家相繼開展了替代Ag5Cd等不含Ag、Cd的耐熱軟釬料的研究工作。例如，GB2174109公開了一種鋅基耐熱軟釬料，但是釬料的熔熔化溫度太高(400～500℃)。前蘇聯(lián)SU407689公開了一種耐熱軟釬料，其成分為(重量％)Ni0.1～0.3，Cu0.1～0.2，Zn0.5～2.0，Pb余量，其缺點(diǎn)是脆性較大，難以進(jìn)行加工。特開昭5509445提出了一種Sn-Bi-Ti-Pb四元鉛基耐熱軟釬料，但其耐熱溫度僅為210℃。特開平3-204194公開了一種熱疲勞性能優(yōu)良的鉛錫基合金，其主成分為(重量％)Sn1～60，Sb0.01～10，Pb余量；另外，在上述合金成分基礎(chǔ)上，還可添加Cu，Ni，Au，Ag，Pt，Pd，Mg，Ca，Li，La，Ce，Cd，Co，Cr，F(xiàn)e，Mn，Se，Te，Zr元素中之一種或多種，含量0.07～7％。但是，該釬料主要是改善合金的耐熱疲勞和抗蠕變性能，沒有釬料的熔化溫度、工作溫度和抗拉強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，而且，該釬料主要用于電子元件焊接。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)，提出一種不含有毒元素Cd和貴金屬Ag的耐熱軟釬料，其熔化溫度低(315～345℃)，而耐熱溫度高(250～280℃)，用該釬料焊接的焊縫光亮、致密，潤濕性好。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，在傳統(tǒng)Pb-Sn合金基礎(chǔ)上改變合金成分，提出一種新的鉛基合金釬料，本發(fā)明的特征是，合金成分(重量％)為Sn2.0～9.0，Sb0.2～5.0，Cu0.3～2.0，P0.001～0.3，Pb余量。
在Pb-Sn基體合金中加入Sb，可以降低釬料的表面張力，并在合金中形成金屬互化物SnSb，呈分散狀態(tài)析出，成為晶粒邊界；加入易和錫形成化合物的Cu和P，可以沿SnSb組成的晶界分散析出Cu、P與Sn的化合物，從而提高合金釬料的耐熱性，耐蝕性，潤濕性及強(qiáng)度。
銅的加入能和錫形成白色針狀金屬互化物Cu6Sn5，它能防止SnSb的上浮，改善偏析，提高釬料熔化溫度，增加耐熱溫度及硬度。如銅含量低于0.3％，金屬互化物析出量少，達(dá)不到預(yù)定效果；如果銅含量高于2％，則達(dá)不到分散狀態(tài)，產(chǎn)生偏析，使釬料合金脆化，難以進(jìn)行加工。
P的加入對大多數(shù)金屬氧化物起還原作用，從而提高釬料的抗氧化能力及流動性，可使加工表面光滑。如P含量小于0.001％，達(dá)不到抗氧化的效果，如大于0.3％，則產(chǎn)生偏析，釬料脆化。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明釬料合金有如下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明合金不含有毒元素Cd；2.本發(fā)明合金不合貴金屬Ag，成本低廉；
3．本發(fā)明合金熔化溫度低(315～345℃)，耐熱(工作)溫度高(250～280℃)。
實(shí)施例1～5按表1所示將各合金元素混合，熔鑄成合金錠，通過擠壓或軋制后制成直徑1～3mm的釬焊絲和70×0.1×20mm的釬焊帶，然后用上述釬料釬焊幾種金屬(銅、鋼等)，對焊縫斷面進(jìn)行金相觀察，可見焊縫致蜜，無虛焊，無夾渣。
用實(shí)施例1～5的軟釬料和對比例1(Ag3Pb97)和2(Ag5Cd95)的軟釬料分別釬焊接頭，在不同溫度下測量各釬接頭的強(qiáng)度，其結(jié)果見表2。
表1合金成分(重量％)試樣編號SnCuSbPPb實(shí)施例1 7.0 0.350.3 余量實(shí)施例2 4 2 0.2 0.02 余量實(shí)施例3 2 1 0.5 0.13 余量實(shí)施例4 9 0.90.8 0.001 余量實(shí)施例5 5 0.52.0 0.1 余量表2不同溫度下釬焊接頭強(qiáng)度(MPa)室溫150℃200℃ 250℃試樣編號抗剪 抗拉抗剪抗拉 抗剪抗拉抗剪抗拉實(shí)施例1 19.2 20.18.5 19.0 4.3 10.04.7 5.7實(shí)施例2 20.1 22.09.0 18.6 4.7 10.45.4 5.6實(shí)施例3 21.0 25.09.2 20.5 5.0 11.05.6 6.0實(shí)施例4 18.9 20.08.1 18.0 4.2 10.34.1 5.0實(shí)施例5 19.0 23.09.2 18.3 4.5 10.14.9 5.5對比例1 21.5 26.59.0 18.6 5.0 11.36.0 5.8對比例2 20.1 25.09.5 22.0 6.0 11.56.4 11.權(quán)利要求
1.一種耐熱軟釬料鉛基合金，其特征是合金成分(重量％)為Sn2.0～9.0，Sb0.2～5.0，Cu0.3～2.0，P0.001～0.3，Pb余量。
全文摘要
一種耐熱軟釬料鉛基合金，其特征是合金成分(重量％)為Sn2.0～9.0，Sb0.2～5.0，Cu0.3～2.0，P0.001～0.3，Pb余量。本發(fā)明合金不含有毒元素Cd和貴金屬，成本低廉，具有釬焊溫度低、耐熱(工作)溫度高等優(yōu)點(diǎn)，用于銅，鋼等金屬母材的釬焊，特別是不銹鋼等母材的釬焊。
文檔編號C22C11/06GK1120596SQ9510529
公開日1996年4月17日 申請日期1995年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月16日
發(fā)明者李志平 申請人:中國有色金屬工業(yè)總公司昆明貴金屬研究所