一種綠色高強低溫複合釺料及其製備方法與流程
2023-05-30 10:14:26
本發明涉及一種應用於高精度要求的饋源喇叭釺焊用可製成焊條的綠色高強低溫釺料及其製備方法。
背景技術：
高頻元件一般要求尺寸精度高、形位公差高、粗糙度高，而這類高精度要求的零部件一般都通過多道工序精加工完成的。由於焊接等原因，一些零部件在精加工即將完成時出現一些缺陷，而這些缺陷是不允許出現的，所以只能報廢。
饋源喇叭是雷達產品中的核心部件，其加工質量、加工精度直接影響雷達產品的各項電訊指標。銅製材料饋源喇叭一般需採用銀釺焊的方法，表面處理為：鍍銀後立即塗9205保護劑，以往加工精度要求高的調整片採取普通銀釺焊後，其饋源喇叭外形嚴重變形， 孔口尺寸及其中加工精度要求高的零件調整片要求在喇叭焊接和精加工後，再與喇叭內腔連接，連接後要求保證喇叭基本不變形。為滿足以上要求，若採取普通銀釺焊，其焊後變形無法消除。
為了解決以上關鍵技術問題，通過多次分析試驗可以得出結論：對上述產品只能採取低溫釺焊的方法，這樣既可保證較高的焊接強度，又可控制較低的焊接溫度，減小焊接過程中的變形，此方法對焊料具有以下性能要求：
a、焊料熔化溫度在 400℃±10℃，施焊後焊體不變形；
b、焊接抗拉強度σb≥120N/mm2，抗剪強度τ≥50N/mm2。
專利CN 101642857 B發明了「一種鎘銀高強度低溫焊料」，含鎘的銀釺料是所有銀釺料中工藝性最好，強度、加工性都比較理想的釺料，但鎘為有毒元素，極易揮發，鎘蒸氣屬於有毒氣體，其氧化物也有毒，含鎘釺料的大量使用不僅危害焊接操作者的健康，也影響周邊的環境，其生產和使用對環境的汙染已經成為一個全球性的問題。因此，必須研究開發不含鎘的替代釺料產品。
技術實現要素：
本發明的目的正是針對上述現有技術中所存在的不足之處而提供一種綠色高強低溫釺料及其製備方法。該方法是多種成熟工藝的集成，有操作便捷，穩定性好，成本較低的特點。
本發明的目的可通過下述技術措施來實現：
本發明的綠色高強低溫複合釺料由下述重量百分比的原料製備而成，其中：鋅（Zn）80～90%、鋁（Al）1～10%、銅（Cu）0.5～5%、鋰(Li) 0.5～1%、銦（In）3～10%、鈦（Ti）0.3～1% 、硼（B）0.02～0.2%。
本發明的製備方法包括下述步驟：
第一步，將金屬Al通過熔煉、擠壓、拉拔等工藝製備成不同直徑的Al絲備用；
第二步，將熔點較高的元素B、Ti分別與Zn製備成中間合金A、B，所述中間合金A是由重量比B5：Zn95組成，所述中間合金B是由重量比Ti5：Zn95組成；將製備中間合金A、B後剩餘的鋅入中頻爐中熔化，溫度達到500～600℃後加入薄Cu片，充分融合後加入所述中間合金A、B；用氟鋁酸銫與氟鋁酸鉀複合鹽覆蓋，其中所述氟鋁酸銫和氟鋁酸鉀的重量比為7：3；將金屬液溫度降低到450～480℃，加入金屬銦和鋰，再次充分融合後靜止30～60分鐘，澆注成直徑為60mm鑄錠C；
第三步，將所述鑄錠C扒皮後在120～150℃箱式電阻爐中進行均勻化退火1.5～2小時，用臥式擠壓機等溫擠壓為3.5mm厚的板帶；
第四步，將所述板帶經在線退火多道次小變比軋制為0.2mm厚的薄帶；
第五步，將第四步軋制的0.2mm薄帶與第一步製備的鋁絲通過複合焊條機組合成、拉拔、校直、切斷，得到所需直徑的成品焊條。
本發明的有益效果如下：
本發明是在Zn、Al、Cu、In合金系的基礎上加入少量的Li、Ti、B。微量Ti的添加可以提高釺料對基體的潤溼性能和強度，減少成分偏析、細化晶粒、提高塑性、改善釺料的加工性能。B元素能阻止釺料的氧化並能抑制氣體向熔融釺料中的溶解，其原子半徑比較小，在焊接過程中能快速擴散到基體內部提高連接強度。Li可以降低釺料溫度，其又是表面活性物質，具有很強的還原性，它的添加可以製得自釺劑釺料，可以適用於保護氣氛下釺焊。
附圖說明
圖1是本發明中所述複合焊條生產機組結構示意圖。
具體實施方式
本發明以下將結合實施例（附圖）作進一步描述：
實施例1：採用下述重量百分比的原料製備焊條，其中：Zn80%、Al10%、Cu0.5%、Li0.5%、In8.48%、Ti0.5%、B0.02%。
第一步，將金屬Al通過熔煉、擠壓、拉拔等工藝製備成直徑為0.4mmAl絲備用；
第二步，將熔點較高的元素B、Ti分別與Zn製備成中間合金A、B，所述中間合金A是由重量比B5：Zn95組成，所述中間合金B是由重量比Ti5：Zn95組成；將製備中間合金A、B後剩餘的鋅放入中頻爐中熔化，溫度達到500～600℃後加入薄Cu片，充分融合後加入所述中間合金A、B；用氟鋁酸銫與氟鋁酸鉀複合鹽覆蓋，其中所述氟鋁酸銫和氟鋁酸鉀的重量比為7：3；將金屬液溫度降低到450～480℃，加入金屬銦和鋰，再次充分融合後靜止30～60分鐘，澆注成直徑為60mm鑄錠C；
第三步，將所述鑄錠C扒皮後在120～150℃箱式電阻爐中進行均勻化退火1.5～2小時，用臥式擠壓機等溫擠壓為3.5mm厚的板帶；
第四步，將所述板帶經在線退火多道次小變比軋制為0.2mm厚的薄帶；
第五步，將第四步軋制的0.2mm薄帶與第一步製備的鋁絲通過複合焊條機組合成、拉拔、校直、切斷，得到所需直徑的成品焊條；
所用複合焊條生產機組如圖1所示：包括薄帶放線機1、平棍機架2、立棍機架3、Al絲送絲機4、拉絲機組5、校直切斷機組6；將所述的鋅合金釺料薄帶經過幾組水平和垂直軋輥機組軋製成U型，通過所述Al絲送絲機加入金屬鋁；釺料從所述Al絲送絲機出來後再經過一對立輥和平輥將其合成為O型；後經過拉絲機組5進行多道次拉拔到直徑1.0～2.0mm；所述拉絲機組內設有加熱裝置，能進行在線退火，最後道次拉拔的退火溫度為120℃～150℃，前期道次的退火溫度為80℃～100℃；最後釺料進入校直切斷機組切成所需尺寸的焊條。
採用此焊條進行H62黃銅的焊接，焊接溫度在 440℃，焊接抗拉強度145N/mm2，抗剪強度72N/mm2，施焊後焊體不變形。
實施例2：採用下述重量百分比的原料製備焊條，其中：Zn90%、Al1%、Cu5%、Li0.5%、In3%、Ti0.3%、B0.2%。
第一步，將金屬Al通過熔煉、擠壓、拉拔等工藝製備成直徑為0.12mmAl絲備用；
第二步至第五步與實施例1同。
採用此焊條進行H62黃銅的焊接，焊接溫度在 437℃，焊接抗拉強度123N/mm2，抗剪強度52N/mm2，施焊後焊體不變形。
實施例3：採用下述重量百分比的原料製備焊條，其中：Zn81.9%、Al3%、Cu3%、Li1%、In10%、Ti1%、B0.1。
第一步，將金屬Al通過熔煉、擠壓、拉拔等工藝製備成直徑為0. 2mmAl絲備用；
第二步至第五步與實施例1同。
採用此焊條進行H62黃銅的焊接，焊接溫度在 430℃，焊接抗拉強度133N/mm2，抗剪強度61N/mm2，施焊後焊體不變形。
實施例4：採用下述重量百分比的原料製備焊條，其中：Zn87.3%、Al3%、Cu3%、Li0.8%、In5%、Ti0.8%、B0.1%。
第一步，將金屬Al通過熔煉、擠壓、拉拔等工藝製備成直徑為0. 2mmAl絲備用；
第二步至第五步與實施例1同。
採用此焊條進行H62黃銅的焊接，焊接溫度在 425℃，焊接抗拉強度130N/mm2，抗剪強度58N/mm2，施焊後焊體不變形。
實施例5：採用下述重量百分比為的原料製備焊條，其中：Zn81.35%、Al6%、Cu3%、Li0.6%、In8%、Ti1%、B0.05%。
第一步，將金屬Al通過熔煉、擠壓、拉拔等工藝製備成直徑為0. 3mmAl絲備用；
第二步至第五步與實施例1同。
採用此焊條進行H62黃銅的焊接，焊接溫度在 428℃，焊接抗拉強度137N/mm2，抗剪強度60N/mm2，施焊後焊體不變形。