[發明專利]黃銅焊料

在審

• 申請號: 201611081764.3
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106695164A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 曹立兵
• 申請（專利權）人: 安徽華眾焊業有限公司
• 主分類號: B23K35/28
• 分類號: B23K35/28
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙)11411
• 代理人: 鄭自群

技術領域

本發明屬于焊接材料技術領域，具體涉及一種黃銅焊料。

背景技術

在五金工具行業中使用的材料主要有硬質合金和金剛石以及鐵質機體，這些材料的工件在焊接時多采用黃銅類釬料。由于黃銅的熔點較高，因此不利于工件的焊接。由于銀的加入能夠有效的降低黃銅焊料的熔點并且有效的提高黃銅焊料的釬焊流動性，因此現有技術中，大多數黃銅基體的釬料中多數均含有銀。銀的加入可以降低黃銅釬料的熔點，其中銀黃銅釬料中最常用的含銀量為2％、5％、10％、15％、20％、30％、35％、40％、45％、50％等，但由于銀為一種貴金屬，其價格較高，因此在黃銅釬料中加入銀提高了釬料的成本。

長期以來，傳統的黃銅釬料都是以Cu為基體，首先通過添加合金元素Zn來形成α-Cu固溶體，其Zn的添加范圍一般為38％～42％；其次，通過添加微量合金元素Sn、Mn、Ni、Si來改善釬料的釬焊工藝性能和力學性能。在Cu-Zn合金中添加Sn可降低釬料合金的熔化溫度，提高潤濕性；添加Mn、Fe和Ni可改善釬料在硬質合金上的潤濕性；添加Si來防止在釬焊過程中Zn的蒸發。另外，根據美國焊接學會的規定，也有在以上釬料合金中加入微量P(如：RBCuZn-D)來提高釬料的潤濕性。

現有的黃銅釬料雖然在某些工業領域得到應用，但在一些重要的場合要使用黃銅釬料來釬焊鋼，它還存在許多不足。研究表明，在Cu-Zn合金中加微量的Si和P，在釬焊過程中會在鋼/釬料界面形成Fe-Si和Fe-P金屬間化合物，甚至在界面處形成微裂紋，和用銀基釬料釬焊時的接頭存在較大差異(界面為α-Cu固溶體)。由于Fe-Si和Fe-P金屬間化合物的固有脆性和微裂紋的產生，將會降低釬焊接頭服役過程的可靠性(如：氣密性、導電性及力學性能)。其次，現有的黃銅釬料由于熔點較高，在釬焊類似鋼/銅接頭時，銅退火嚴重，引起晶粒過度長大，導致強度指標降低。

發明內容

本發明提出一種黃銅焊料，該黃銅焊料不但能夠降低傳統黃銅釬料熔點，而且解決了由于添加Si帶來的微裂紋問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種黃銅焊料，按照重量百分數計算，包括以下原料制成：

銅52～58％、錫0.5～1.1％、鉍0.3～1.2％、硅0.05～0.15％、錳0.03～0.09％、與鍺0.02～0.06％，余量為鋅。

較優選地，按照重量百分數計算，包括以下原料制成：

銅53～56％、錫0.7～1％、鉍0.4～1％、硅0.06～0.10％、錳0.04～0.08％、與鍺0.03～0.05％，余量為鋅。

進一步，按照重量百分數計算，包括以下原料制成：

銅55％、錫0.9％、鉍0.8％、硅0.09％、錳0.07％、與鍺0.04％，余量為鋅。

進一步，按照重量百分數計算，包括以下原料制成：

銅52％、錫1％、鉍1.2％、硅0.15％、錳0.08％、與鍺0.06％，余量為鋅。

進一步，按照重量百分數計算，包括以下原料制成：

銅58％、錫0.5％、鉍0.3％、硅0.05％、錳0.03％、與鍺0.02％，余量為鋅。

上述釬料合金可通過常規的釬料合金熔煉方法獲得，并可按常規的釬料加工方法加工成不同規格的絲材、帶材。

本發明的有益效果：

1、和現有的黃銅釬料比較，由于熔化溫度較低，可取代銀釬料用于鋼/銅接頭的釬焊，可采用火焰釬焊，爐中焊，感應焊。

2、本發明中在添加Si，硅元素是一種比較容易形成合金的非金屬物質，能夠有效的提高焊料釬焊的流動性。但是，在釬焊過程中會在鋼/釬料界面形成Fe-Si金屬間化合物，甚至在界面處形成微裂紋，和用銀基釬料釬焊時的接頭存在較大差異。通過添加鉍與鍺，除了可以降低熔點，還意外的發現其能夠細化晶粒，使得在釬焊過程中的界面處無任何裂紋。

Cu和Zn：為保證釬料合金組織為α-Cu固溶體；釬料有良好的加工性能，根據Cu-Zn二元相圖，Cu和Zn的比例應限定在Cu∶Zn在52～58％∶48％-42％范圍內。

在Cu-Zn合金中添加Sn，可降低釬料合金的熔化溫度，增加潤濕性。但Sn在Cu和Zn中的固溶度非常小，因此加入的Sn會和Cu形成金屬間化合物，使釬料變脆，優選為0.5～1.1％。

錳可以降低銅的熔點，且效果顯著，且錳與銅可以形成無限固熔體，因而不會損害銅合金的冷熱加工性能。錳在固態黃銅中有較大的溶解度。

Bi可降低釬料合金的熔化溫度，改善潤濕性，同時改善釬料的力學性能。