一種中溫銅基無鎘釺料及其製備方法
2023-05-29 22:49:11 2
專利名稱：一種中溫銅基無鎘釺料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種用於釺焊的釺料及其該釺料的製備方法。
背景技術：
近三十年，以冰箱、空調為代表的家用電器需求量持續上升，建築裝飾材料及其製造業也在蓬勃發展，釺焊技術在這些行業中扮演了重要角色。據不完全統計，僅家電製造一項，國內每年需要消耗銀釺料有100噸，建築材料加工工具一項，國內每年需要消耗銀釺料有200噸。為了追求釺焊工藝性和技術經濟性，釺焊者常常優先選用銀基含鎘釺料，尤其是製冷配件的生產，幾乎全部採用含鎘釺料。這是由於在Ag-Cu-Zn三元合金中加入Cd可以顯著降低合金的液相線、縮小熔化溫度區間、改善釺焊工藝性。如BAg45CuZnCd的熔化溫度為607～618℃，BAg40CuZnCdNi的熔化溫度為595～605℃，是使用最廣泛的中溫釺料。然而，含鎘釺料的大量使用不僅直接危害焊接操作者的健康，也影響周邊環境，含鎘釺料的生產和使用對環境的汙染已經成為一個全球性的問題。國內外也一直在進行中溫無鎘釺料的研製，來取代目前使用的含鎘釺料。主要包括銀基釺料和銅基釺料兩個系列，但在熔化溫度和熔化區間的技術指標方面與含鎘釺料相比還有一定差距，此外有的銀基釺料填加了大量貴重合金元素，使得該種釺料很難獲得廣泛應用，銅基釺料雖然價格低，但為了獲得較低的熔化溫度而添加的合金元素使得釺料的脆性很大，很難加工成焊絲，只能用快速凝固法製成箔狀釺料或製成粉狀釺料，限制了它的使用範圍。
發明內容
本發明的目的是為了解決為取代含鎘釺料，銅基釺料在熔化溫度和熔化區間的技術指標方面與含鎘釺料相比還有一定差距，為了獲得較低的熔化溫度而添加的合金元素使得銅基釺料的脆性很大，很難加工成焊絲的問題，提供一種中溫銅基無鎘釺料及其製備方法。本發明的中溫銅基無鎘釺料具有較低的熔化溫度和較窄的熔化區間，釺料的微觀組織均勻性較高，具有一定的塑性的特點；中溫銅基無鎘釺料的製備方法具有工藝流程短、產品質量穩定、擠壓成品率高的特點。本發明的中溫銅基無鎘釺料由下列成分按重量百分比製成Cu74.9～82.96％、Ni1～5.5％、Sn10～12％、P6～7％、Ce0.02～0.3％、La0.02～0.3％。本發明的中溫銅基無鎘釺料的製備方法由下列步驟實現一、按重量百分比取下列成分Cu74.9～82.96％、Ni1～5.5％、Sn10～12％、P6～7％、Ce0.02～0.3％、La.0.02～0.3％；二、稀土中間合金的配製將混合鹽放入坩堝中熔化，混合鹽由下列成分按重量百分比組成LiCl50％、KCl50％；待鹽完全熔化後，將已經用稀HCl去除氧化膜的Sn放入坩堝中，熔化的鹽將Sn完全浸沒；待Sn完全熔化後，加入稀土元素Ce和La，Ce和La的重量比為Ce∶La＝1∶1～2，Ce和La的重量佔稀土中間合金總重量的4～6％；每4～6分鐘攪拌一次，保溫25～35分鐘後倒出鹽溶液，再把稀土中間合金倒入瓷舟冷卻；三、中溫銅基無鎘釺料的熔煉將電解銅和Ni放入中頻感應加熱爐的石墨坩堝中，升溫到600～800℃，加覆蓋劑，覆蓋劑為經過乾餾的木炭，繼續升溫到1000～1150℃，待電解銅和Ni完全熔化後，加入銅磷合金，熔化後攪拌，加入Sn，加覆蓋劑，3～5分鐘後降溫至960～1000℃，快速將稀土中間合金加入，充分攪拌；視爐煙轉乳白色時攪拌、撈渣、降溫至920～950℃出爐，倒入準備好的中間包除氣，最後經漏鬥倒入澆鑄模，澆鑄前澆鑄模加熱到250～300℃；四、擠壓將鑄錠在車床上去除氧化皮並切去冒口，在爐中預熱至420～460℃，放入擠壓機的料筒中進行擠壓，擠壓機的模片預熱至430～460℃，料筒溫度為390～410℃，擠壓速度為8～12cm/s，擠壓比為100～180。本發明的優點在於通過合金配方的優化及稀土元素的添加使得本發明的中溫銅基無鎘釺料具有較低的熔化溫度和較窄的熔化區間，以及良好的潤溼鋪展性能，與含鎘釺料相當，釺料的微觀組織均勻，具有一定的塑性；本發明的製備方法可以獲得直徑為0.8～2.0的焊絲。本發明的中溫銅基無鎘釺料不含銀等貴重金屬，也不含任何有毒元素，價格成本很低。可以取代含鎘釺料，尤其適合於銅及銅合金在較低溫度下的釺焊。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式的中溫銅基無鎘釺料由下列成分按重量百分比製成Cu74.9～82.96％、Ni1～5.5％、Sn10～12％、P6～7％、Ce0.02～0.3％、La0.02～0.3％。
具體實施例方式
二本實施方式的中溫銅基無鎘釺料由下列成分按重量百分比製成Cu79.52％、Ni1.1％、Sn11.9％、P6.9％、Ce0.29％、La0.29％。
具體實施例方式
三本實施方式的中溫銅基無鎘釺料由下列成分按重量百分比製成Cu78.24％、Ni5.4％、Sn10.2％、P6.1％、Ce0.03％、La0.03％。
具體實施例方式
四本實施方式的中溫銅基無鎘釺料由下列成分按重量百分比製成Cu76.9％、Ni4.5％、Sn11.5％、P7％、Ce0.05％、La0.05％。
具體實施例方式
五本實施方式的中溫銅基無鎘釺料由下列成分按重量百分比製成Cu80.6％、Ni1.8％、Sn10.5％、P7％、Ce0.05％、La0.05％。
具體實施例方式
六本實施方式的中溫銅基無鎘釺料的製備方法由下列步驟實現一、按重量百分比取下列成分Cu74.9～82.96％、Ni1～5.5％、Sn10～12％、P6～7％、Ce0.02～0.3％、La0.02～0.3％；二、稀土中間合金的配製將混合鹽放入坩堝中熔化，混合鹽由下列成分按重量百分比組成LiCl50％、KCl 50％；待鹽完全熔化後，將已經用稀HCl去除氧化膜的Sn放入坩堝中，熔化的鹽將Sn完全浸沒；待Sn完全熔化後，加入稀土元素Ce和La，Ce和La的重量比為Ce∶La＝1∶1～2，Ce和La的重量佔稀土中間合金總重量的4～6％；每4～6分鐘攪拌一次，保溫25～35分鐘後倒出鹽溶液，再把稀土中間合金倒入瓷舟冷卻；三、中溫銅基無鎘釺料的熔煉將電解銅和Ni放入中頻感應加熱爐的石墨坩堝中，升溫到600～800℃，加覆蓋劑，覆蓋劑為經過乾餾的木炭，繼續升溫到1000～1150℃，待電解銅和Ni完全熔化後，加入銅磷合金，熔化後攪拌，加入Sn，加覆蓋劑，3～5分鐘後降溫至960～1000℃，快速將稀土中間合金加入，充分攪拌；視爐煙轉乳白色時攪拌、撈渣、降溫至920～950℃出爐，倒入準備好的中間包(澆包)除氣，最後經漏鬥倒入澆鑄模，澆鑄前澆鑄模加熱到250～300℃；四、擠壓將鑄錠在車床上去除氧化皮並切去冒口，在爐中預熱至420～460℃，放入擠壓機的料筒中進行擠壓，擠壓機的模片預熱至430～460℃，料筒溫度為390～410℃，擠壓速度為8～12cm/s，擠壓比為100～180。
具體實施例方式
七本實施方式的Ce和La的重量比為Ce∶La＝1∶1.1。其它方法和步驟與具體實施方式
六相同。
具體實施例方式
八本實施方式的Ce和La的重量比為Ce∶La＝1∶1.5。其它方法和步驟與具體實施方式
六相同。
具體實施例方式
九本實施方式的Ce和La的重量比為Ce∶La＝1∶1.9。其它方法和步驟與具體實施方式
六相同。
權利要求
1.一種中溫銅基無鎘釺料，其特徵在於它由下列成分按重量百分比製成Cu74.9～82.96％、Ni1～5.5％、Sn10～12％、P6～7％、Ce0.02～0.3％、La0.02～0.3％。
2.根據權利要求1所述的中溫銅基無鎘釺料，其特徵在於它由Cu79.52％、Ni1.1％、Sn11.9％、P6.9％、Ce0.29％、La0.29％製成。
3.根據權利要求1所述的中溫銅基無鎘釺料，其特徵在於它由Cu78.24％、Ni5.4％、Sn10.2％、P6.1％、Ce0.03％、La0.03％製成。
4.根據權利要求1所述的中溫銅基無鎘釺料，其特徵在於它由Cu76.9％、Ni4.5％、Sn11.5％、P7％、Ce0.05％、La0.05％製成。
5.根據權利要求1所述的中溫銅基無鎘釺料，其特徵在於它由Cu80.6％、Ni1.8％、Sn10.5％、P7％、Ce0.05％、La0.05％製成。
6.中溫銅基無鎘釺料的製備方法，其特徵在於它由下列步驟實現一、按重量百分比取下列成分Cu74.9～82.96％、Ni1～5.5％、Sn10～12％、P6～7％、Ce0.02～0.3％、La0.02～0.3％；二、稀土中間合金的配製將混合鹽放入坩堝中熔化，混合鹽由下列成分按重量百分比組成LiCl 50％、KCl 50％；待鹽完全熔化後，將已經用稀HCl去除氧化膜的Sn放入坩堝中，熔化的鹽將Sn完全浸沒；待Sn完全熔化後，加入稀土元素Ce和La，Ce和La的重量比為Ce∶La＝1∶1～2，Ce和La的重量佔稀土中間合金總重量的4～6％；每4～6分鐘攪拌一次，保溫25～35分鐘後倒出鹽溶液，再把稀土中間合金倒入瓷舟冷卻；三、中溫銅基無鎘釺料的熔煉將電解銅和Ni放入中頻感應加熱爐的石墨坩堝中，升溫到600～800℃，加覆蓋劑，覆蓋劑為經過乾餾的木炭，繼續升溫到1000～1150℃，待電解銅和Ni完全熔化後，加入銅磷合金，熔化後攪拌，加入Sn，加覆蓋劑，3～5分鐘後降溫至960～1000℃，快速將稀土中間合金加入，充分攪拌；視爐煙轉乳白色時攪拌、撈渣、降溫至920～950℃出爐，倒入準備好的中間包除氣，最後經漏鬥倒入澆鑄模，澆鑄前澆鑄模加熱到250～300℃；四、擠壓將鑄錠在車床上去除氧化皮並切去冒口，在爐中預熱至420～460℃，放入擠壓機的料筒中進行擠壓，擠壓機的模片預熱至430～460℃，料筒溫度為390～410℃，擠壓速度為8～12cm/s，擠壓比為100～180。
7.根據權利要求6所述的中溫銅基無鎘釺料的製備方法，其特徵在於Ce和La的重量比為Ce∶La＝1∶1.1。
8.根據權利要求6所述的中溫銅基無鎘釺料的製備方法，其特徵在於Ce和La的重量比為Ce∶La＝1∶1.5。
9.根據權利要求6所述的中溫銅基無鎘釺料的製備方法，其特徵在於Ce和La的重量比為Ce∶La＝1∶1.9。
全文摘要
一種中溫銅基無鎘釺料及其製備方法，它涉及一種用於釺焊的釺料及其該釺料的製備方法。本發明的目的是為了解決為取代含鎘釺料，銅基釺料在熔化溫度和熔化區間的技術指標方面與含鎘釺料相比還有一定差距，為了獲得較低的熔化溫度而添加的合金元素使得銅基釺料的脆性很大，很難加工成焊絲的問題。本發明的產品由下列成分按重量百分比製成Cu74.9～82.96％、Ni1～5.5％、Sn10～12％、P6～7％、Ce0.02～0.3％、La0.02～0.3％；本發明的方法是將電解銅和Ni放入中頻感應加熱爐的石墨坩堝中，升溫到600～800℃，加覆蓋劑。本發明產品的優點在於具有較低的熔化溫度和較窄的熔化區間，以及良好的潤溼鋪展性能，具有一定的塑性；本發明的製備方法可以獲得直徑為0.8～2.0的焊絲。
文檔編號C22C1/03GK1759974SQ20051001046
公開日2006年4月19日 申請日期2005年10月25日 優先權日2005年10月25日
發明者李卓然, 馮吉才, 張理成, 許桂法, 錢乙餘, 何鵬 申請人:哈爾濱工業大學, 金華市信和焊材製造有限公司