[發明專利]一種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料

有效

• 申請號: 201210040346.5
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN102581510A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 蔣俊懿;蔣汝智
• 申請（專利權）人: 金華市雙環釬焊材料有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30
• 代理公司: 金華科源專利事務所有限公司 33103
• 代理人: 黃飛

技術領域

本發明屬于焊接材料類，具體涉及一種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料。

背景技術

自RoHS指令正式生效以來，無鉛無鎘釬焊材料的研究和使用越來越多。盡管RoHS指令對“鉛黃銅”中含鉛量可以允許不超過4％，但是，出于對保護人類健康的考慮，無鉛易切削銅合金的研究越來越多，大有替代“鉛黃銅”的趨勢。

隨著我國制造業的快速發展，制造水平的不斷進步，生產量穩步增長，特別是近年來銅制品產量的大幅度提高，在許多領域，無鉛易切削銅合金正在逐步取代“鉛黃銅”。由于無鉛易切削銅合金成分的特殊性和對無鉛易切削銅合金釬縫“易切削性”的特殊要求，迫切需要研發出適用于無鉛易切削銅合金的釬料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有良好的潤濕鋪展性能、固-液相線溫度適中、銀含量較低，釬縫具有優良塑性、強度、切削性能良好的用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料。

為達到上述目的，本發明一種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，其特征在于：按質量百分數配比為：1.5％～25.0％的Ag(銀)，4.5％～9.0％的P(磷)，0.01％～0.2％的Se(硒)，0.005％～0.1％的S(硫)，0.01％～0.1％的Zr(鋯)，余量為Cu(銅)。

本發明根據所述質量百分數配比關系，先采用中頻冶煉爐冶煉好Cu-Ag-P三元合金之后，用市售的“銅箔”包覆市售的Zr-Cu合金、Cu-Se合金、CuS，加入已熔煉為液態的Cu-Ag-P三元合金中，即得到所需要的可用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料。

本發明發現了向銀釬料中加入適量“硒元素”和“硫元素”對銀釬料“切削性能”的影響規律：即銀釬料中“硒元素”和“硫元素”含量對銀釬料“切削性能”的影響在Se(即硒元素)與S(即硫元素)的添加量達到Se∶S＝1.8～2.2∶1時，具有良好的切削性能，而在Se∶S＝2∶1，銀釬料具有最佳的切削性能，對于無鉛易切削銅合金來說，經過成分優化發現，Se、S的添加量應該分別控制在0.01％～0.2％、0.005％～0.1％范圍。當Se、S的添加量分別超過0.2％、0.1％范圍后，會使銀釬料加工、制備變得困難，使釬縫的表面成型變得粗糙。

本發明采用鋯銅合金作為脫氧劑和晶粒細化劑，除了能夠“準確控制”銀釬料中的“硒元素”和“硫元素”含量之外，脫氧劑脫氧后殘留的鋯元素，具有優良的“合金化”性能，它們的“協同作用”，可以使銀釬料的塑性與強度同時得到提高，從而使銀含量約在1.5％～25.0％范圍、對含Bi的無鉛易切削銅合金、含Si的無鉛易切削銅合金、含Sb的無鉛易切削銅合金以及含Mg的無鉛易切削銅合金等材料均具有良好的潤濕鋪展性能、固-液相線溫度適中、具有優良塑性與強度的銀釬料。

本發明對現有文獻的分析發現，盡管在銅合金中，有時會允許微量的S元素存在(參見現行有效版本GB/T?5231-2001中表1和表3(續))，但是并不是為了提高銅合金的“易切削”性能。與此相反，在“鉛黃銅”中(參見現行有效版本GB/T?5231-2001中表2(續))，對鉛黃銅“雜質總和”的允許量雖然規定為0.5％～1.2％，但是，并未列出S元素的允許量，換句話說，GB/T?5231-2001標準并不認為在鉛黃銅中加入微量S元素可以顯著提高黃銅的切削性能。

本發明還發現，在加入0.01％～0.1％的Zr時，不僅由于Zr與Se、S產生“協同作用”，能夠提高銀釬料對含Bi、含Si、含Sb以及含Mg無鉛易切削銅合金的潤濕鋪展能力，還可以使新發明的銀釬料中P的加入量提高至9.0％。由于P元素在銅合金的冶煉過程以及釬焊過程中具有“脫氧作用”(如P脫氧銅，參見現行有效版本GB/T?5231-2001中表1)，這一發現，不僅對于批量生產時的產品質量的控制提供了方便，而且大大提高了釬料的流動性，更加有利于焊工操作。

本發明提供的適用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料與已有技術相比具有以下技術效果：對含Bi的無鉛易切削銅合金、含Si的無鉛易切削銅合金、含Sb的無鉛易切削銅合金以及含Mg的無鉛易切削銅合金等材料均具有良好的潤濕鋪展性能，固相線溫度為640-650℃，液相線溫度為770-780℃，釬料伸長率≥15％，釬料抗拉強度≥300MPa，釬縫抗拉強度≥220MPa，釬料導電率(IACS)≥80％，釬縫切削性能達到鉛黃銅HPb62-2(參見現行有效版本GB/T?5231-2001《加工銅及銅合金化學成分和產品形狀》)的切削性能。

具體實施方式