一種含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料的製作方法
2023-05-16 14:27:26
專利名稱：一種含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料，特別是一種適用於紫銅、黃銅、碳鋼、不鏽鋼以及鎳基合金等金屬材料釺焊的無鎘銀基釺料，屬於金屬材料類及冶金領域的釺焊材料。
背景技術：
目前使用的銀釺料BAg45CuZnCd、BAg45CuZn，其化學成分中含銀量為45％左右。雖然BAg45CuZnCd性能優良，但是隨著歐盟「ROHS」指令於2006年7月1日的實施，含鎘材料正逐步禁止使用，因為鎘對操作者的身體安全有影響及對環境具有汙染性。因此，研究開發具有良好的釺焊性能、合適的固-液相線溫度、並且具有與傳統的BAg45CuZnCd釺料的綜合性能相媲美甚至更優異、含銀量相當或相似的釺焊材料以替代BAg45CuZnCd、BAg45CuZn釺料，具有重要的經濟價值和現實的保護環境的積極意義。
發明內容
本發明的任務是要提供一種能在釺焊過程中以及釺焊後的焊接部位完全沒有有毒元素鎘的、釺焊性能優良、具有與傳統的BAg45CuZnCd釺料相當的綜合性能和含銀量的含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料。
本發明的任務是這樣來完成的，一種含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料，其化學成分按質量百分數配比為26.0％～35.0％的銅(Cu)，20.0％～33.0％的鋅(Zn)，0.001％～0.5％的鎵(Ga)，0.001％～0.3％的銦(In)，0.002％～0.10％的鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
本發明具有的優點1)因成分中不含有有毒的鎘元素，故能確保操作者的身體安全和避免對環境產生影響；2)可替代BAg45CuZnCd、BAg45CuZn釺料，由於通過優化鎵、銦和鈰以及銀、銅、鋅三種主元素的含量，使得本發明的釺料對母材具有良好的潤溼性、鋪展性優良、釺縫力學性能(σb、τ)；3)由於加入了適量的鎵(Ga)和銦(In)，因此在對原材料成本增加不多的情況下能降低本發明的釺料的熔點；且能改善本發明的釺料在紫銅、黃銅、碳鋼、不鏽鋼以及鎳基合金上的潤溼性，同時加入稀土元素鈰(Ce)，以細化新發明釺料的晶粒，提高本發明釺料的塑性和綜合力學性能。
具體實施例方式
1)、使用市售的白銀、電解銅、鋅錠、金屬鎵、金屬銦、金屬鈰，按上述配比，採用常規的中頻冶煉爐冶煉、澆鑄，然後通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釺料絲材；2)、根據生產需要，可將金屬鎵、金屬銦、金屬鈰分別預先冶煉成合金，然後加入銀-銅-鋅合金中冶煉、澆鑄，再通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釺料絲材。所得到的釺料絲材的固相線溫度在650℃～665℃範圍、液相線溫度在730℃～745℃範圍；配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊材料為下列組合紫銅-黃銅、黃銅-碳鋼、不鏽鋼-鎳基合金時，釺縫力學性能分別為σb＝185～365MPa，τ＝180～355MPa。
採用常規的中頻冶煉爐冶煉、澆鑄，然後通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釺料絲材；本發明的含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料以含銀量為45％的釺料為參照物，配合FB102銀釺劑(QJ102銀釺焊熔劑)，釺焊紫銅-黃銅、黃銅-碳鋼、不鏽鋼-鎳基合金等材料組合時，對母材的潤溼性、鋪展性與之相當，釺縫力學性能與之相當(σb＝185～365MPa，τ＝180～355MPa範圍)。本發明的含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料完全沒有有害元素鎘，有效地保護了操作者的身體安全，消除了對環境的汙染。釺料的釺縫力學性能指標與BAg45CuZnCd、BAg45CuZn釺料相當。因此，本發明的釺料完全可以作為對BAg45CuZn釺料的替代品而應用於金屬材料及冶金領域。
具體實施例方式
根據本發明的含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料的質量百分數配比，敘述本發明的具體實施方式
。
具體實施例方式
一按質量百分數配比，其成分為26.0％銅(Cu)，33.0％鋅(Zn)，0.5％鎵(Ga)，0.001％銦(In)，0.002％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在730℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
二按質量百分數配比，其成分為35.0％銅(Cu)，20.0％鋅(Zn)，0.001％鎵(Ga)，0.3％銦(In)，0.10％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
三按質量百分數配比，其成分為30.0％銅(Cu)，25.0％鋅(Zn)，0.001％鎵(Ga)，0.001％銦(In)，0.10％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在665℃左右、液相線溫度在745℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
四按質量百分數配比，其成分為30.0％銅(Cu)，25.0％鋅(Zn)，0.01％鎵(Ga)，0.01％銦(In)，0.002％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在665℃左右、液相線溫度在745℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
五按質量百分數配比，其成分為26.0％銅(Cu)，29.0％鋅(Zn)，0.1％鎵(Ga)，0.1％銦(In)，0.02％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在655℃左右、液相線溫度在735℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
六按質量百分數配比，其成分為28.0％銅(Cu)，31.0％鋅(Zn)，0.5％鎵(Ga)，0.3％銦(In)，0.10％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在730℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
七
按質量百分數配比，其成分為34.0％銅(Cu)，30.0％鋅(Zn)，0.5％鎵(Ga)，0.001％銦(In)，0.006％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在655℃左右、液相線溫度在745℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
八按質量百分數配比，其成分為31.0％銅(Cu)，26.0％鋅(Zn)，0.05％鎵(Ga)，0.1％銦(In)，0.06％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在660℃左右、液相線溫度在745℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
九按質量百分數配比，其成分為28.0％銅(Cu)，27.0％鋅(Zn)，0.05％鎵(Ga)，0.05％銦(In)，0.03％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在660℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
十按質量百分數配比，其成分為29.0％銅(Cu)，27.0％鋅(Zn)，0.15％鎵(Ga)，0.15％銦(In)，0.03％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在655℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
十一按質量百分數配比，其成分為34.0％銅(Cu)，22.0％鋅(Zn)，0.15％鎵(Ga)，0.3％銦(In)，0.05％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
十二按質量百分數配比，其成分為27.0％銅(Cu)，28.0％鋅(Zn)，0.35％鎵(Ga)，0.1％銦(In)，0.01％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
十三按質量百分數配比，其成分為28.0％銅(Cu)，27.0％鋅(Zn)，0.35％鎵(Ga)，0.12％銦(In)，0.1％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
十四按質量百分數配比，其成分為32.0％銅(Cu)，23.0％鋅(Zn)，0.45％鎵(Ga)，0.2％銦(In)，0.08％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在735℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
十五按質量百分數配比，其成分為34.2％銅(Cu)，21.5％鋅(Zn)，0.15％鎵(Ga)，0.28％銦(In)，0.006％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在660℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
十六按質量百分數配比，其成分為29.0％銅(Cu)，24.4％鋅(Zn)，0.25％鎵(Ga)，0.2％銦(In)，0.04％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在650℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
十七按質量百分數配比，其成分為26.5％銅(Cu)，28.4％鋅(Zn)，0.2％鎵(Ga)，0.1％銦(In)，0.006％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在660℃左右、液相線溫度在740℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
具體實施例方式
十八按質量百分數配比，其成分為29.5％銅(Cu)，24.8％鋅(Zn)，0.002％鎵(Ga)，0.003％銦(In)，0.004％鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
上述成分配比得到的「含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料」固相線溫度在665℃左右、液相線溫度在745℃左右(考慮了實驗誤差)，配合FB102(QJ102)釺劑，釺焊母材為下列組合時的釺縫強度見括號內數據紫銅-黃銅(σb＝210±25MPa，τ＝200±30MPa)、黃銅-碳鋼(σb＝330±25MPa，τ＝325±30MPa)、不鏽鋼-鎳基合金(σb＝350±15MPa，τ＝260±10MPa)。
由本發明的含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料在釺焊母材紫為銅、黃銅、碳鋼、不鏽鋼、鎳基合金時，分別都具有良好的潤溼性能，上述具體實施方式
一至具體實施方式
十八中的任何一種含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料，在釺焊紫銅-紫銅、紫銅-黃銅、黃銅-碳鋼、黃銅-不鏽鋼、碳鋼-不鏽鋼、碳鋼-鎳基合金、不鏽鋼-鎳基合金、紫銅-鎳基合金、黃銅-鎳基合金等不同的組合材料(母材)時，對所釺焊的組合材料(母材)均具有良好的潤溼性，且釺焊接頭具有良好的綜合力學性能。
權利要求
1.一種含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料，其特徵在於其化學成分按質量百分數配比為26.0％～35.0％的銅(Cu)，20.0％～33.0％的鋅(Zn)，0.001％～0.5％的鎵(Ga)，0.001％～0.3％的銦(In)，0.002％～0.10％的鈰(Ce)，其餘為銀(Ag)。
全文摘要
一種含鎵、銦和鈰的無鎘銀基釺料，屬於金屬材料類及冶金領域的釺焊材料。其化學成分按質量百分數配比為26.0％～35.0％的銅，20.0％～33.0％的鋅，0.001％～0.5％的鎵，0.001％～0.3％的銦，0.002％～0.10％的鈰，其餘為銀。優點使用安全和有利於環保；可替代BAg45CuZnCd、BAg45CuZn釺料，對母材具有良好的潤溼性、鋪展性優良、釺縫力學性能(σ
文檔編號B23K35/30GK1962159SQ20061009776
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月26日 優先權日2006年11月26日
發明者顧文華, 薛松柏, 顧立勇, 顧建昌 申請人:常熟市華銀焊料有限公司