[发明专利]多元合金无镉低银钎料

说明书

技术领域

本发明属于钎焊材料类，具体涉及一种多元合金无镉低银钎料。

背景技术

传统的银钎料为含镉钎料，如BAg45CuZnCd、BAg40CuZnCdNi等， 由于含镉钎料具有优良的钎焊工艺性能和技术经济性，被广泛用于家电、建 筑等行业，特别是制冷配件的生产大量使用含镉钎料。但是，由于镉对人体 健康的有害作用和对环境污染的不利影响，国际上对于含镉材料的使用进行 了限制，如美国环境保护署(EPA)规定，镉及其化合物是17种严重危害人 类寿命与自然环境的化学物质之一，在工业产品中应限制使用；欧洲议会与 欧盟部长会议组织2003年正式批准WEEE和ROHS的官方指令生效，要求 2006年7月1日起禁止在电子产品中使用镉等危害元素；由国家发改委、国 家环保总局、商务部、工商管理总局、海关总署、信息产业部等六部委联合 会签的《电子信息产品生产污染防治管理办法》，提议2006年7月1日起投放 市场的国家重点监管目录内的电子信息产品不能含有镉等有害金属元素。可 见家电等行业的钎料无镉化已成为一种强制性的要求，开发无镉钎料对于提 高钎焊机电产品的竞争力和保护环境与人类健康具有积极意义。

目前的无镉钎料主要是银基钎料与铜基钎料，其中银基钎料是以银、铜 和锌三种合金组元为基础，通过加入或不加入其它合金元素，构成一系列钎 焊材料，可用于钎焊紫铜、黄铜、碳钢、不锈钢、镍基合金及可伐合金等。 由于禁止了镉元素的使用，该类钎料通常要增加贵金属Ag的含量才能获得较 高的钎焊工艺性能，这使得钎料产品成本增加的同时也消耗了大量的稀缺贵 金属。铜基钎料主要是Cu-P钎料，但由于钎料中含有P，在焊接钢等黑色金 属时，容易在界面处形成脆性的化合物，限制了其使用。因此，要获得能够 钎焊钢等黑色金属的无镉钎料，仍需要以Ag-Cu-Zn合金系为基础，通过加 入多种少量合金组元来进行钎料性能的综合调整并优化各种钎料合金组元 的组成比例，是获得新型无镉银钎料的主要途径。

发明内容

本发明的目的在于解决无镉银钎料含银及其它稀有贵金属含量过高、成 本太大而无法推广应用的问题，提供一种多元合金无镉低银钎料，该钎料产 品完全不含有毒元素镉，含银量低，钎焊工艺性能优良，满足钎焊紫铜、黄 铜、碳钢、不锈钢及镍基合金等材料器件，具有与含银量40％的 B-Ag40CuZnCd钎料相当综合性能。

本发明为了解决目前无镉银钎料成本过高的问题，以Ag、Cu、Zn三种 金属为主要钎料合金组元，在合适的三种合金组元比例所构成的合金基础 上，通过添加其他合金元素来降低钎料熔点和提高钎料性能。

本发明的技术方案如下：

本发明一种多元合金无镉低银钎料，其特征是由下列成分按重量百分比 构成：银：16.0％-20.0％，锌：36.0％-42.0％，锡：1.5％-2.5％，镓：0.5％-1.5％， 铟：0.5％-2.5％，镍：0.4％-0.6％，锆：0.05％-0.1％，锗：0.001％-0.1％， 铈：0.03％-0.1％，镧：0.03％-0.06％，余量为铜。

本发明所述钎料中铈和镧的质量比为1∶1.1～1∶2.0，铈和镧的总量之和在 钎料合金中的质量比不低于0.08％。

本发明的优点在于：

(1)本发明的多元无镉低银钎料与传统无镉Ag-Cu-Zn钎料相比，含银 量大大降低，降低了钎料成本，节约了贵金属资源。

(2)本发明通过微量多组元合金化的方法来调整钎料性能，各种合金组 元的作用如下：Ga、In和Sn主要用于降低钎料熔化温度；Ni用于提高钎 料在黑色金属表面的润湿铺展性能；Ge改善加Sn造成的钎料脆性并提高 钎料润湿性；Zr主要用于细化钎料晶粒；复合稀土用于强化铸态钎料晶界、 抑制晶粒长大并提高钎料润湿性。上述合金元素在钎料重点的作用相互补 充，经过对各组元成分含量比例进行优化，使得本发明的无镉银钎料具有较 低的熔化温度、良好的润湿铺展性能，与常用的含镉钎料B-Ag40CuZnCd 相当。

(3)本发明的钎料微观组织均匀，具有较好的塑性，能够制备成直径为 1.0-2.0mm的焊丝以供施焊，钎焊后，能够获得与传统无镉钎料 B-Ag40CuZnCd相当的钎焊接头强度。此外，本发明的钎料含有的银与镓 和铟等贵金属总量较低，特别降低了钎料中Ag的含量，使得钎料总成本较 低，并且钎料尤其适合于铁基合金的钎焊。