[发明专利]一种Cu-Sn-Sb无银中温钎料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于用于钎焊的钎料技术领域，具体涉及无银中温钎料合金，特别应用于制冷行业钢结构与铜的钎焊。

背景技术

制冷行业中压缩机构件是冰箱的核心构件，其质量的优劣和运行的稳定性对冰箱和空调的质量具有决定性的影响。

钎焊是压缩机制备的关键工序，即在封装过程中需要将压缩机碳钢壳体和纯铜管钎焊为一体，钎焊接头的优劣将决定压缩机的关键技术指标气密性和疲劳性能。传统用于钎焊压缩机的钎料是B-Ag40CuZnCd，虽然该含镉银钎料对压缩机壳体焊接性能优良，但金属镉是一种不可降解的有毒元素，对人体健康和环境会造成极大的危害。因而，世界上许多国家陆续制订了一系列的法律和法规，限制镉的使用，其中影响力最大的是欧盟于2003年颁布的WEEE指令(《报废电子电器设备指令》)和RoHS指令(《电器和电子设备中限制使用某些有害物质指令》)。我国也于2003年3月拟定了相应的《电子信息产品生产污染防治管理办法》。欧盟和我国的指令都明确规定：2006年7月1日前停止使用含镉材料(豁免产品除外)。

在绿色制造这一大趋势下，压缩机壳体也开始了无镉化钎焊。目前用于压缩机钎焊用的无镉钎料主要有B-Ag25CuZn和B-Ag20CuZn，这两种钎料虽然在熔点和焊接性能等方面能满足压缩机构件的要求，但由于钎料中Ag含量偏高，钎料价格昂贵，导致钎料使用厂商的制造成本较高，这不仅限制了该系列钎料的广泛应用，也在一定程度上制约了制冷行业的发展，且现有技术中无镉钎料的力学性能较差，可能导致焊点失效，对产品的可靠性存在较大影响。

因而，开发出满足性能要求的无银、无镉钎料，从而大幅度降低钎料材料成本，对提高钎料和制冷行业的市场竞争力具有极为重要的意义。

发明内容

为解决现有技术中的压缩机壳体钎焊用钎料的缺陷，本发明之目的在于提供本发明的Cu-Sn-Sb无银、无镉中温钎料，这种钎料不含有Ag等贵金属元素，成本很低，而且具有熔点低、润湿性好、综合力学性能优异等优点。

为达到发明目的本发明采用的技术方案是：

一种Cu-Sn-Sb无银中温钎料，其特征在于以该钎料总质量计它由以下质量百分数的组分组成：

Sn    8％-12％

Sb    1％-4％

P     0.1％-0.4％

Ni    0.05％-1％

Cu    余量。

进一步，钎料总质量计它由以下质量百分数的组分组成：

Sn    8％-12％

Sb    1％-4％

P     0.1％-0.4％

Ni    0.05％-1％

RE        0.001％-0.3％

Cu        余量。

较优选的方案是，以该钎料总质量计它由以下质量百分数的组分组成：

Sn        10％

Sb        2％

P         0.3％

Ni        0.42％

RE        0.1％

Cu        余量。

本发明另一目的是提供上述钎料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Cu熔炼，熔炼温度为1300℃，将P压入铜液中，制成Cu-P中间合金；或将原料配方中一定量的Cu与全部量RE一起熔炼，熔炼温度为1250℃，得Cu-RE中间合金，将剩余量的Cu熔炼后将P压入铜液中，制成Cu-P中间合金；

(2)取上述Cu-P中间合金或和Cu-RE中间合金，与原料配方中的Sn，Sb，Ni和Cu一起熔炼，熔炼温度为1100℃，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制模具上，自然冷却即得。

在本发明中，添加8％-12％的Sn元素显著降低钎料的熔点，并提高钎料对压缩机壳体的润湿性能。Sn含量小于8％时其作用不明显；而Sn含量大于12％时，钎料的塑性变差，导致制备工艺困难。为此本发明钎料Sn含量选择在8％-12％范围内。

添加1％-4％的Sb元素可降低钎料的熔点，并可提高钎料合金的塑性。当Sb含量少于1％时，其作用不明显；然而Sb含量大于4％时，钎料强度过高，并且热塑性变差，导致制备性能变差。本发明无铅软钎钎料Sb含量选择在1％-4％范围内。

Ni与Cu可无限固溶，添加0.05％-1％的Ni元素既能细化钎料合金组织，又能提高钎料的塑性。Ni含量小于0.05％时，其作用不明显；然而Ni含量大于1％时，钎料熔点偏高，钎料的润湿性变差。本发明钎料Ni含量选择在0.05％-1％范围内。