耐熱軟釺料鉛基合金的製作方法

2023-08-13 21:28:01

專利名稱：耐熱軟釺料鉛基合金的製作方法
技術領域：
本發明涉及軟釺焊用鉛基合金，特別涉及熔化溫度315～345℃、釺接頭工作溫度高於250℃的軟釺焊用鉛基合金，用於銅，鋼等金屬母材的釺焊，特別是不鏽鋼等母材的釺焊，供軍工、電子、紡織、化工和機械行業中的部件釺焊使用。
眾所周知，熔化溫度低於450℃的軟釺料多由錫鉛組成。例如，「鉛基低熔點焊料綜述」(銅加工，1989，(1)，165-172)一文綜述了鉛基二元、三元及多元低熔點合金焊料的文獻報導情況，涉及到Pb-Sn二元系、Pb-Sn-Ag、Pb-Sn-Sb、Pb-Ag-Bi、Pb-Sn-Cd三元系和Pb-Sn-Ag-Cd四元系等合金焊料。雖然這些合金焊料也屬於低熔點焊料，但其所適用的溫區較低，其釺焊溫度均在300℃以下，工作(耐熱)溫度＜150℃。而且，上述釺料還存在下述問題(1)含貴金屬元素，如Ag，因此成本較高；(2)含有毒元素，如鎘、鎘元素有毒，損害人體健康和造成環境汙染。為此，許多國家相繼開展了替代Ag5Cd等不含Ag、Cd的耐熱軟釺料的研究工作。例如，GB2174109公開了一種鋅基耐熱軟釺料，但是釺料的熔熔化溫度太高(400～500℃)。前蘇聯SU407689公開了一種耐熱軟釺料，其成分為(重量％)Ni0.1～0.3，Cu0.1～0.2，Zn0.5～2.0，Pb餘量，其缺點是脆性較大，難以進行加工。特開昭5509445提出了一種Sn-Bi-Ti-Pb四元鉛基耐熱軟釺料，但其耐熱溫度僅為210℃。特開平3-204194公開了一種熱疲勞性能優良的鉛錫基合金，其主成分為(重量％)Sn1～60，Sb0.01～10，Pb餘量；另外，在上述合金成分基礎上，還可添加Cu，Ni，Au，Ag，Pt，Pd，Mg，Ca，Li，La，Ce，Cd，Co，Cr，Fe，Mn，Se，Te，Zr元素中之一種或多種，含量0.07～7％。但是，該釺料主要是改善合金的耐熱疲勞和抗蠕變性能，沒有釺料的熔化溫度、工作溫度和抗拉強度等數據，而且，該釺料主要用於電子元件焊接。
本發明的目的在於克服現有技術存在的上述缺點，提出一種不含有毒元素Cd和貴金屬Ag的耐熱軟釺料，其熔化溫度低(315～345℃)，而耐熱溫度高(250～280℃)，用該釺料焊接的焊縫光亮、緻密，潤溼性好。
本發明的技術方案是，在傳統Pb-Sn合金基礎上改變合金成分，提出一種新的鉛基合金釺料，本發明的特徵是，合金成分(重量％)為Sn2.0～9.0，Sb0.2～5.0，Cu0.3～2.0，P0.001～0.3，Pb餘量。
在Pb-Sn基體合金中加入Sb，可以降低釺料的表面張力，並在合金中形成金屬互化物SnSb，呈分散狀態析出，成為晶粒邊界；加入易和錫形成化合物的Cu和P，可以沿SnSb組成的晶界分散析出Cu、P與Sn的化合物，從而提高合金釺料的耐熱性，耐蝕性，潤溼性及強度。
銅的加入能和錫形成白色針狀金屬互化物Cu6Sn5，它能防止SnSb的上浮，改善偏析，提高釺料熔化溫度，增加耐熱溫度及硬度。如銅含量低於0.3％，金屬互化物析出量少，達不到預定效果；如果銅含量高於2％，則達不到分散狀態，產生偏析，使釺料合金脆化，難以進行加工。
P的加入對大多數金屬氧化物起還原作用，從而提高釺料的抗氧化能力及流動性，可使加工表面光滑。如P含量小於0.001％，達不到抗氧化的效果，如大於0.3％，則產生偏析，釺料脆化。
同現有技術相比，本發明釺料合金有如下優點1.本發明合金不含有毒元素Cd；2.本發明合金不合貴金屬Ag，成本低廉；
3．本發明合金熔化溫度低(315～345℃)，耐熱(工作)溫度高(250～280℃)。
實施例1～5按表1所示將各合金元素混合，熔鑄成合金錠，通過擠壓或軋制後製成直徑1～3mm的釺焊絲和70×0.1×20mm的釺焊帶，然後用上述釺料釺焊幾種金屬(銅、鋼等)，對焊縫斷面進行金相觀察，可見焊縫致蜜，無虛焊，無夾渣。
用實施例1～5的軟釺料和對比例1(Ag3Pb97)和2(Ag5Cd95)的軟釺料分別釺焊接頭，在不同溫度下測量各釺接頭的強度，其結果見表2。
表1合金成分(重量％)試樣編號SnCuSbPPb實施例1 7.0 0.350.3 餘量實施例2 4 2 0.2 0.02 餘量實施例3 2 1 0.5 0.13 餘量實施例4 9 0.90.8 0.001 餘量實施例5 5 0.52.0 0.1 餘量表2不同溫度下釺焊接頭強度(MPa)室溫150℃200℃ 250℃試樣編號抗剪 抗拉抗剪抗拉 抗剪抗拉抗剪抗拉實施例1 19.2 20.18.5 19.0 4.3 10.04.7 5.7實施例2 20.1 22.09.0 18.6 4.7 10.45.4 5.6實施例3 21.0 25.09.2 20.5 5.0 11.05.6 6.0實施例4 18.9 20.08.1 18.0 4.2 10.34.1 5.0實施例5 19.0 23.09.2 18.3 4.5 10.14.9 5.5對比例1 21.5 26.59.0 18.6 5.0 11.36.0 5.8對比例2 20.1 25.09.5 22.0 6.0 11.56.4 11.權利要求
1.一種耐熱軟釺料鉛基合金，其特徵是合金成分(重量％)為Sn2.0～9.0，Sb0.2～5.0，Cu0.3～2.0，P0.001～0.3，Pb餘量。
全文摘要
一種耐熱軟釺料鉛基合金，其特徵是合金成分(重量％)為Sn2.0～9.0，Sb0.2～5.0，Cu0.3～2.0，P0.001～0.3，Pb餘量。本發明合金不含有毒元素Cd和貴金屬，成本低廉，具有釺焊溫度低、耐熱(工作)溫度高等優點，用於銅，鋼等金屬母材的釺焊，特別是不鏽鋼等母材的釺焊。
文檔編號C22C11/06GK1120596SQ9510529
公開日1996年4月17日 申請日期1995年5月16日 優先權日1995年5月16日
發明者李志平 申請人:中國有色金屬工業總公司昆明貴金屬研究所