专利名称：含镓和稀土铈的无镉银钎料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含镓和稀土铈的无镉银钎料，属于金属材料类及冶金领域的钎焊材料。
背景技术：
目前使用的银钎料BAg35CuZnCd，其化学成分中含有17.0％-19.0％的镉(Cd)。由于欧盟“WEEE”和“RoHS”两个指令的颁布，“指令”规定含镉的材料将不允许在许多家电产品中使用，并于2006年7月1日起实施，中国政府的相关法令也将于2007年3月1日起实施。因此，必须研究开发出不含镉的替代产品成了业界所企求和刻不容缓亟需解决的现实问题。作为替代产品还必须满足以下要求即具有良好的钎焊性能、合适的固-液相线、适用于紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金等金属材料的钎焊；还必须具有与传统的含镉银钎料(银含量从35％-50.0％不等，镉含量也不同)相当或接近的综合性能。虽然已有关于含镓和稀土铈的无镉银钎料可以替代BAg50CuZnCd、BAg40CuZnCd(Ni)的含镉银钎料的报道，但是，尚没有能在银含量与BAg35CuZnCd接近、综合性能也与BAg35CuZnCd接近，能替代BAg35CuZnCd的无镉银钎料的报道。本项发明“含镓和稀土铈的无镉银钎料”，即是在这种技术背景下完成的。
发明内容
本项发明的任务是提供一种对母材润湿性、铺展性优良的、钎缝力学性能好的可有效降低主成分合金的熔点的、有利于改善在紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢以及镍基合金上的润湿性的、塑性和综合力学性能理想的、在钎焊过程中以及钎焊后的焊接部位完全没有有毒元素镉及钎料性能优良的含镓和稀土铈的无镉银钎料。
本发明的任务是这样来完成的，一种含镓和稀土铈的无镉银钎料，其是由按重量百分数配比的如下材料构成，30.0％～41.0％的铜(Cu)，28.0％～35.0％的锌(Zn)，0.01％～2.0％的锡(Sn)，0.5％～2.0％的镓(Ga)，0.001％～0.10％的铈(Ce)，其余为银(Ag)。
本发明所公开的含镓和稀土铈的无镉银钎料固相线温度在685℃～695℃范围、液相线温度在760℃～775℃范围(考虑了实验误差)。配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊材料为下列组合紫铜-黄铜、黄铜-碳钢、不锈钢-镍基合金时，钎焊接头的力学性能分别在σb＝180～350MPa范围，τ＝160～300MPa范围。具有优良的对母材的润湿性、铺展性、钎缝力学性能好、主成分合金的熔点低、塑性和综合力学性能理想；成分中不再含有镉元素，能确保操作者安全及避免对环境的影响。
具体实施例方式
1)、使用市售的白银、电解铜、锌锭、锡锭、金属镓、金属铈，按需要配比，采用常规的中频冶炼炉冶炼、浇铸，然后通过挤压、拉拔，即得到所需要的钎料丝材；2)、根据生产需要，可将锡锭、金属镓、金属铈分别预先冶炼成合金，然后加入银-铜-锌合金中冶炼、浇铸，再通过挤压、拉拔，即得到所需要的钎料丝材。
采用常规的中频冶炼炉冶炼、浇铸，然后通过挤压、拉拔，即得到所需要的钎料丝材；本发明的含镓和稀土铈的无镉银钎料以BAg35CuZnCd为参照物，配合FB102/QJ102钎剂，钎焊紫铜-黄铜、黄铜-碳钢、不锈钢-镍基合金等材料组合时，对母材的润湿性、铺展性与之相当，钎缝力学性能与之相当(σb＝180～350MPa范围，τ＝160～300MPa范围)。本发明的含镓和稀土铈的无镉银钎料完全没有有害元素镉，有效地保护了操作者的身体安全，消除了对环境的污染。钎料的性能指标(如固-液相线温度、钎缝力学性能)与BAg35CuZnCd钎料相当或接近，本发明的钎料可作为BAg35CuZnCd钎料的替代品在制冷部件生产行业推广应用。
实施例1按重量百分数配比，其成分为30.0％铜(Cu)，35.0％锌(Zn)，2.0％锡(Sn)，0.5％镓(Ga)，0.10％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在690℃左右、液相线温度在770℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝300±15MPa，τ＝230±10MPa)。
实施例2按重量百分数配比，其成分为41.0％铜(Cu)，28.0％锌(Zn)，0.01％锡(Sn)，2.0％镓(Ga)，0.001％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在685℃左右、液相线温度在760℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝335±15MPa，τ＝290±10MPa)。
实施例3按重量百分数配比，其成分为35.0％铜(Cu)，30.0％锌(Zn)，1.0％锡(Sn)，1.5％镓(Ga)，0.03％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在685℃左右、液相线温度在770℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝300±15MPa，τ＝200±10MPa)。
实施例4按重量百分数配比，其成分为35.0％铜(Cu)，28.0％锌(Zn)，2.0％锡(Sn)，2.0％镓(Ga)，0.03％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在685℃左右、液相线温度在760℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝320±15MPa，τ＝240±10MPa)。
实施例5按重量百分数配比，其成分为30.0％铜(Cu)，35.0％锌(Zn)，2.0％锡(Sn)，2.0％镓(Ga)，0.03％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在685℃左右、液相线温度在760℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝305±15MPa，τ＝270±10MPa)。
实施例6按重量百分数配比，其成分为37.0％铜(Cu)，32.0％锌(Zn)，0.01％锡(Sn)，1.0％镓(Ga)，0.01％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在695℃左右、液相线温度在770℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝315±15MPa，τ＝270±10MPa)。
实施例7按重量百分数配比，其成分为36.0％铜(Cu)，31.0％锌(Zn)，0.01％锡(Sn)，0.8％镓(Ga)，0.002％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在695℃左右、液相线温度在770℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝295±15MPa，τ＝240±10MPa)。
实施例8按重量百分数配比，其成分为39.0％铜(Cu)，32.0％锌(Zn)，0.01％锡(Sn)，1.0％镓(Ga)，0.08％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在695℃左右、液相线温度在770℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝295±15MPa，τ＝240±10MPa)。
实施例9按重量百分数配比，其成分为37.0％铜(Cu)，32.0％锌(Zn)，0.01％锡(Sn)，1.0％镓(Ga)，0.01％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在695℃左右、液相线温度在770℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝285±15MPa，τ＝220±10MPa)。
实施例10按重量百分数配比，其成分为40.0％铜(Cu)，35.0％锌(Zn)，0.01％锡(Sn)，0.5％镓(Ga)，0.003％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在695℃左右、液相线温度在775℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝305±15MPa，τ＝230±10MPa)。
实施例11按重量百分数配比，其成分为30.0％铜(Cu)，28.0％锌(Zn)，2.0％锡(Sn)，2.0％镓(Ga)，0.003％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在685℃左右、液相线温度在760℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝310±15MPa，τ＝240±10MPa)。
实施例12按重量百分数配比，其成分为38.0％铜(Cu)，30.0％锌(Zn)，0.02％锡(Sn)，1.0％镓(Ga)，0.05％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在695℃左右、液相线温度在770℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝315±15MPa，τ＝260±10MPa)。
实施例13按重量百分数配比，其成分为38.0％铜(Cu)，30.0％锌(Zn)，0.05％锡(Sn)，1.6％镓(Ga)，0.08％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在690℃左右、液相线温度在770℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝330±15MPa，τ＝280±10MPa)。
实施例14按重量百分数配比，其成分为36.0％铜(Cu)，34.0％锌(Zn)，0.1％锡(Sn)，1.2％镓(Ga)，0.008％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在690℃左右、液相线温度在770℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝305±15MPa，τ＝210±10MPa)。
实施例15按重量百分数配比，其成分为40.0％铜(Cu)，34.0％锌(Zn)，0.06％锡(Sn)，1.8％镓(Ga)，0.04％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
上述成分配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在690℃左右、液相线温度在770℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝345±15MPa，τ＝240±10MPa)。
实施例16按重量百分数配比，其成分为40.0％铜(Cu)，34.0％锌(Zn)，0.03％锡(Sn)，0.8％镓(Ga)，0.06％铈(Ce)，其余为银(Ag)。
由上述成份配比得到的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”固相线温度在690℃左右、液相线温度在775℃左右(考虑了实验误差)，配合FB102(QJ102)钎剂，钎焊母材为下列组合时的钎缝强度见括号内数据紫铜-黄铜(σb＝180±15MPa，τ＝160±10MPa)、黄铜-碳钢(σb＝260±15MPa，τ＝200±10MPa)、不锈钢-镍基合金(σb＝305±15MPa，τ＝210±10MPa)。
本发明的另一技术特点是，由于本发明的“含镓和稀土铈的无镉银钎料”对钎焊母材紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢、镍基合金分别都具有良好的润湿性能，因此上述具体实施方式
一至具体实施方式
十六中的任何一种含镓和稀土铈的无镉银钎料，在钎焊紫铜-紫铜、紫铜-黄铜、黄铜-碳钢、黄铜-不锈钢、碳钢-不锈钢、碳钢-镍基合金、不锈钢-镍基合金、紫铜-镍基合金、黄铜-镍基合金等不同的组合材料(母材)时，对所钎焊的组合材料(母材)均具有良好的润湿性，且钎焊接头具有良好的综合力学性能。
总之，本发明与已有的相关含镓和铈的无镉银钎料所不同的技术特点可从下表予以说明。下表为本发明与已有的相关含镓和铈的无镉银钎料技术指标的异同点之比较。
从上表可以看出，本发明与的已有的相关含镓和铈的无镉银钎料除稀土元素Ce的含量相近外，主要成分均不相同。因此，具有不同的固相线温度和液相线温度，主要用途也不相同(即替代不同含镉量的BAgCuZnCd银钎料)。由于钎焊材料的焊接性能(特别是钎焊接头的力学性能如抗拉强度σb和抗剪强度τ)与所焊接的材料密切相关，因此，上述三种钎料钎焊得到的钎焊接头的力学性能均在相同的范围内。
权利要求
1.一种含镓和稀土铈的无镉银钎料，其特征在于其是由按重量百分数配比的如下材料构成，30.0％～41.0％的铜(Cu)，28.0％～35.0％的锌(Zn)，0.01％～2.0％的锡(Sn)，0.5％～2.0％的镓(Ga)，0.001％～0.10％的铈(Ce)，其余为银(Ag)。
全文摘要
一种含镓和稀土铈的无镉银钎料，属于焊接材料。其是由按重量百分数配比的如下材料构成，30.0％～41.0％的铜(Cu)，28.0％～35.0％的锌(Zn)，0.01％～2.0％的锡(Sn)，0.5％～2.0％的镓(Ga)，0.001％～0.10％的铈(Ce)，其余为银(Ag)。本发明具有优良的对母材的润湿性、铺展性、钎缝力学性能好、主成分合金的熔点低、塑性和综合力学性能理想；成分中不再含有镉元素，能确保操作者安全及避免对环境的影响。
文档编号B23K35/30GK1887502SQ20061004102
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月12日 优先权日2006年7月12日
发明者顾文华, 薛松柏, 顾立勇, 顾建昌 申请人:常熟市华银焊料有限公司