[發明專利]含鋰和鈮的無鎘銀釬料及其生產方法

有效

• 申請號: 200910097817.4
• 申請日: 2009-04-20
• 公開（公告）號: CN101524793A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 張玉海
• 申請（專利權）人: 金華市三環焊接材料有限公司
• 主分類號: B23K35/24
• 分類號: B23K35/24;B23K35/28;B23K35/40
• 代理公司: 金華科源專利事務所有限公司
• 代理人: 黃 飛

技術領域

本發明屬于焊接材料類，具體涉及一種含鋰和鈮的無鎘銀釬料。

背景技術

目前，國內外在焊接過程中通常使用的焊接釬料一般為含鎘銀釬料BAg35CuZnCd及BAg40CuZnCd，其化學成分中均含有大量的“有毒元素”鎘(Cd)。由于含隔釬料的毒性，國內外都開始禁止這種含鎘的釬料在家電產品中的使用，因此，必須研究開發出不含鎘的替代產品。但是，盡管國內外現在已開發出一些無鎘銀釬料新產品，但由于這些產品的含銀量均較高，一般均在25％(質量百分數)以上，從而使材料成本大大提高。為了降低制造成本，提高產品的競爭力，因此研究開發含銀量低、性能優越的無鎘銀釬料已是當務之急。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種不含有毒元素鎘的、釬焊性能優良、銀含量低的含鋰和鈮的無鎘銀釬料。

本發明的技術方案如下：

一種含鋰和鈮的無鎘銀釬料，其特征在于：將含銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、錫(Sn)的原料按配比冶煉后，再依次加入鈮(Nb)、鋰(Li)，攪拌均勻后即進行澆鑄或水平連鑄，然后將鑄棒或鑄錠通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釬料絲材，釬料中各化學成分質量百分數為35.0％～40.0％的Cu，42.0％～52.0％的Zn，4.0％～6.0％的Sn，0.001％～0.1％的Li，0.001％～0.1％的Nb，其余為Ag。

本發明鋰和鈮的加入順序和加入方式必須是在Ag、Cu、Zn、Sn四元合金冶煉好了之后，在澆鑄或水平連鑄之前按先加入Nb，再加入Li的順序依次加入，攪拌均勻后即可進行澆鑄或水平連鑄。

本發明的含鋰和鈮的無鎘銀釬料固相線溫度在725℃～735℃，液相線溫度在760C～770℃。以BAg25CuZn釬料為參照物，配合FB102釬劑，釬焊紫銅-黃銅、黃銅-碳鋼、不銹鋼-鎳基合金等組合材料時，對母材的潤濕性、鋪展性與之相當，釬縫力學性能與之相當(抗拉強度σ_b在185～350MPa，抗剪強度τ在160～320MPa)。

本項發明主要解決了下述幾個關鍵技術問題：

1)本發明通過采用添加微量的鋰(Li)元素，利用其在冶煉過程中具有的“脫氧”、“脫氣”能力，提高新發明的銀釬料的組織的“純凈度”，從而提高銀釬料的潤濕性能與鋪展性能。在本發明中，在高熔點元素鈮(Nb)的“協同作用”下，將鋰元素添加量控制在0.001％～0.1％范圍內時，本發明的銀釬料具有優良的潤濕性能與鋪展性能。

2)摒棄了傳統的“添加稀土元素”以細化銀釬料的晶粒，提高銀釬料的塑性和綜合力學性能的思路。通過添加在銀釬料中國內外從未有人添加過的元素鈮(Nb)，達到了比“添加稀土元素”更好的效果。研究發現：鈮元素熔點高，且不易氧化，在銀釬料冶煉完成后的澆鑄冷卻過程中，起到“形核質點”的作用，有助于銀釬料的快速結晶，從而起到了細化銀釬料的晶粒，提高了無鎘銀釬料的塑性和綜合力學性能。

3)通過優化“含鋰和鈮的無鎘銀釬料”的化學成分，得到了對母材潤濕性、鋪展性優良、釬縫力學性能(σ_b、τ)優良的的無鎘銀釬料。尤其是在本發明中，無鎘銀釬料中Sn的加入量在4.0％～6.0％范圍時，Zn的加入量仍然可高達42.0％～52.0％且具有良好的塑性。從而一方面使本發明的無鎘銀釬料的熔點范圍降低至725℃～770℃，另一方面，由于Li與Nb的“協同作用”，使得本發明的無鎘銀釬料仍具有良好的加工性能。

通過大量試驗發現，在本發明生產的釬料中，由于先加入了高熔點的元素鈮(Nb)，再添加微量的Li元素(0.001％～0.1％，質量百分數)，銀釬料的組織的“純凈度”就能得到顯著提高，從而提高銀釬料的潤濕性能與鋪展性能。本發明的銀含量低、釬焊性能優良、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，可替代BAg35CuZnCd釬料、BAg25CuZn釬料，對母材的潤濕性、鋪展性與之相當，釬縫力學性能與之相當的新型無鎘銀釬料，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釬料。

具體實施方式

本發明的一種含鋰和鈮的無鎘銀釬料，采用以下實施例得到：

實施例1：

按質量百分數配比，其成分為：35.0％Cu，42.0％Zn，6.0％Sn，0.001％Li，0.01％Nb，其余為Ag。