[发明专利]一种高脆性铜锌焊丝/焊片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钎料的制备，尤其是涉及一种高脆性铜锌焊丝/焊片的制备方法。

背景技术

钎料作为一类非常重要的焊接材料，在家用电器、电机、电器电子、建筑装饰材料、武器装备等行业中都是必不可少、至关重要的连接材料，钎焊技术在这些行业中扮演了重要的角色。为了追求钎焊工艺性和技术经济性，钎料研究者在不断的开发新型低银钎料和铜基钎料，并不断的提高钎料的流动性和润湿铺展性。以铜锌钎料为例，为了降低铜的熔点，研究者在原钎料配方中增加了锌含量，并在钎料中加入了锡、锰、银等。但是根据铜锌合金相（见图1）可知，随着含锌量的增加，合金组织中可出现α、β、γ等相。其中α为强度和塑性良好的固溶体相；β是强度高，冷加工塑性低的化合物相；γ是极脆的化合物相。因此借助增加锌来降低熔点的同时也会降低钎料的加工性能。

现有的铜锌钎料在钎焊时锌很容易挥发，其结果使钎料的熔点增高，接头中会产生气孔，破坏了钎料的致密性。此外，锌蒸气有毒，又不利于工人健康。为了减少锌的挥发，可在铜锌钎料中加入少量的硅，硅在钎焊时氧化，同钎剂中的硼酸盐形成低熔点的硅酸盐，浮在液态钎料表面，防止锌的蒸发。但硅能显著降低锌在铜中的溶解度，促使生成β相，使钎料变脆。此外，铜锌钎料中加入锡等虽可提高钎料的铺展性，但同样可降低锌在铜中的溶解度，使钎料变脆，无法将钎料加工成焊丝、焊片，只能用快速凝固法制成箔状钎料或粉状钎料，限制了它的使用范围。因此，发明一种可加工成焊丝或焊片的高脆性铜锌钎料的制备方法，是钎料生产工艺过程中亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于解决由42~64%锌、0~2%锡、0~0.5%硅，余量铜组成的高脆性铜锌焊丝/焊片的制备方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的高脆性铜锌焊丝/焊片的制备方法，包括下述步骤：

第一步，制备重量百分比为锌38~40、铜60~62的合金圆筒锭

将金属铜入中频炉熔化，温度达到1100~1200℃时加入金属锌，充分熔合后用复合盐覆盖；将金属溶液温度降低到1050-1100℃时浇注得到外径95mm、高度355mm、内孔30~60mm的圆筒形铸锭；将铸锭入电阻炉中450~750℃退火3~8小时，加工成外径90mm，高350mm，内孔直径40~70mm的圆筒锭备用；

第二步，制备重量百分比为锌64~80、铜20~36的合金铸锭

将金属铜入中频炉熔化，温度达到1100~1200℃时加入金属锌，充分熔合后用复合盐覆盖；将金属溶液温度降低到1050~1100℃时浇注得到外径35~65mm、高度375mm的圆柱形铸锭；将圆柱形铸锭入电阻炉中450~700℃退火3~8小时后，加工成外径与圆筒锭内孔相同，高360mm的铸锭；

第三步，将铸锭轴向压入圆筒锭的内孔中形成复合铸锭；

第四步，将复合铸锭入电阻炉中550~780℃预热4小时后，复合等温挤压成棒状或带状合金；经在线退火后，带状合金轧制成所需厚度的薄带钎料，轧制道次加工率20~40%；棒状合金滚轧拉拔成所需直径的细丝钎料，拉拔道次加工率15~35%；

第五步，将成形的带状或丝状钎料入850~600℃真空电阻炉中扩散退火8~12小时，即可得到符合要求的焊丝或焊片。

为了进一步的降低钎料的熔点，提高钎料的流动性，降低钎料中锌的挥发，铜锌钎料中需要同时增加锡和硅，则第一步可替换为：

第一步，制备重量百分比为锌35.5~39.94、铜60~62、锡0.05~2.0、硅0.01~0.5的合金圆筒锭

首先将硅、锡分别与铜熔炼成中间合金A1和A2，所述中间合金A1中铜与硅的重量比为83:17；所述中间合金A2中铜与锡的重量比为84.5:15.5；

将剩余的铜入中频炉熔化，温度达到1150~1300℃时，加入中间合金A1和中间合金A1、A2，待其充分熔合后用复合盐覆盖；待其充分熔合，将金属溶液温度降至950~1050℃后加入金属锌；充分熔合后，将金属熔液静止20~30分钟，浇注成外径95mm、高度355mm、内孔30~60mm的圆筒形铸锭；将圆筒形铸锭入电阻炉中450~750℃退火3~8小时，加工成外径90mm，高350mm，内孔直径40~70mm的圆筒锭备用。

为了降低钎料的熔点，提高钎料的流动性，铜锌钎料中只增加锡时，第一步可替换为：

第一步，制备重量百分比为锌36~39.95、铜60~62、锡0.05~2.0的合金圆筒