[发明专利]焊料组合物及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及焊料组合物及其制备方法和用途，具体地，本发明涉及焊料组合物、制备焊料组合物的方法、焊接方法、制备连接体的方法以及焊料组合物在制备压缩机中的用途。

背景技术

压缩机为压力容器，运行过程承受交变应力，使用压力为1.5←→4.3MPa，循环次数＞10万回，疲劳后破坏应力＞10.5MPa，且使用寿命要求为10年，因此，对于压缩机吸、排气管与筒体的焊接的焊料及焊接工艺要求很高。压缩机吸、排气管与筒体的焊接，为紫铜与低碳钢的异种材料钎焊，目前，该两处连接的钎焊，行业内普遍采用含银34%～45%的银基钎料。但银价逐年攀升，从每公斤不足2000元上涨至约8000元，几年间价格翻了两番；单台压缩机两处焊缝的焊料成本也从1元左右上涨到4元。而压缩机的销售价格却是逐年下降，这给各大压缩机厂带来了巨大的成本压力。然而，目前仍没有含银量低于34%甚至无银的焊料产品得以量化使用。

因此，目前的焊料尤其是用于制备压缩机的焊料仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

首先，发明人发现，低银至无银焊料无法满足压缩机吸排气管的焊接的工艺性和焊缝的可靠性。具体地，在焊接工艺上，低银至无银焊料无法解决钎焊渗透性及焊缝泄漏率，在焊缝可靠性上无法解决焊缝及铜管长期服役时可能出现的疲劳破坏及焊缝失效。

此外，目前的国标铜锌焊料及低银焊料中，一般均添加有关键元素Si，以便防止锌蒸发及细化晶粒；并且在上述焊料中添加一定量的P元素（一般为数十个PPM），以便改善焊料润湿性及焊缝的外观质量。但是，发明人发现，利用上述添加有Si、P元素的焊料对母材为铜-钢的材料进行钎焊时，Si、P两种元素在焊料与钢的结合界面会形成金属间化合物，产生界面脆性相。当将上述焊料用于无交变应力及压力要求不高的焊缝时，其焊接强度是可以满足要求的，此时防止锌蒸发、细化晶粒、改善焊料润湿性及焊缝外观成为这类焊缝更为显著的诉求，因此添加了Si及P元素的焊料是适用的。但是，对于承受交变应力的压缩机吸、排气管焊缝，界面的脆性相会在疲劳后发生失效，产生焊缝泄漏，这对要求高可靠性的压缩机来说是无法接受的，从而，此时Si、P两种元素就成为压缩机吸、排气管铜-钢钎焊中的有害元素。

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效地应用于压缩机制备的焊料组合物。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种焊料组合物。根据本发明的实施例，该焊料组合物包含：第一金属，该第一金属为选自铜、镍和锰的至少一种；以及第二金属，该第二金属为选自锌、银、铜、镍、锰和铬的至少一种，其中，第一金属和第二金属不同，并且焊料组合物中不含有选自硅和磷的至少之一。发明人发现，本发明的焊料组合物能够有效地用于由不同金属制成的物件之间的连接，尤其适用于压缩机的吸、排气管的铜-钢钎焊。并且，根据本发明的实施例，与现有的银基焊料相比，本发明的焊料组合物生产成本极低；与国标铜锌焊料相比，本发明的焊料组合物钎焊渗透性好，焊接过程中不会产生界面缺陷，焊接强度高，焊缝填充性及可靠性好，耐腐蚀性及与应用范围母材的适应性强，焊接不良率及气密泄漏率低。

根据本发明的又一方面，本发明还提出了一种制备焊料组合物的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：提供第一金属和第二金属，该第一金属为选自铜、镍和锰的至少一种，该第二金属为选自锌、银、铜、镍、锰和铬的至少一种；以及将第一金属和第二金属进行均匀混合，前提是第一金属和第二金属不同，并且在制备过程中不引入选自硅和磷的至少之一。根据本发明的实施例，利用该方法能够有效地制备本发明的焊料组合物，并且获得的焊料组合物能够有效地用于由不同金属制成的物件之间的连接，尤其适用于压缩机的吸、排气管铜-钢钎焊，并且该焊料组合物成本低、钎焊渗透性好，所得焊缝焊接强度高、可靠性好、泄漏率低。

根据本发明的再一方面，本发明还提供了一种焊接方法。根据本发明的实施例，该方法采用前面所述的本发明的焊料组合物。根据本发明的实施例，本发明的焊接方法能够有效地用于由不同金属制成的物件之间的连接，尤其适用于压缩机的吸、排气管铜-钢钎焊，并且钎焊渗透性好，所得焊缝焊接强度高、可靠性好、泄漏率低，钎焊成本低。