專利名稱：一種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接材料類，具體涉及一種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料。
背景技術(shù)：
自RoHS指令正式生效以來，無鉛無鎘釬焊材料的研究和使用越來越多。盡管RoHS 指令對“鉛黃銅”中含鉛量可以允許不超過4%，但是，出于對保護人類健康的考慮，無鉛易切削銅合金的研究越來越多，大有替代“鉛黃銅”的趨勢。隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展，制造水平的不斷進步，生產(chǎn)量穩(wěn)步增長，特別是近年來銅制品產(chǎn)量的大幅度提高，在許多領(lǐng)域，無鉛易切削銅合金正在逐步取代“鉛黃銅”。由于無鉛易切削銅合金成分的特殊性和對無鉛易切削銅合金釬縫“易切削性”的特殊要求，迫切需要研發(fā)出適用于無鉛易切削銅合金的釬料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好的潤濕鋪展性能、固-液相線溫度適中、銀含量較低，釬縫具有優(yōu)良塑性、強度、切削性能良好的用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，其特征在于 按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為1· 5% 25.0%的Ag(銀)，4· 5% 9.0%的P(磷)，(λ 01% O. 2% 的 Se (硒)，O. 005% O. I % 的 S (硫)，O. 01 % O. I % 的 Zr (鋯)，余量為 Cu (銅)。本發(fā)明根據(jù)所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比關(guān)系，先采用中頻冶煉爐冶煉好Cu-Ag-P三元合金之后，用市售的“銅箔”包覆市售的Zr-Cu合金、Cu-Se合金、CuS，加入已熔煉為液態(tài)的 Cu-Ag-P三元合金中，即得到所需要的可用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了向銀釬料中加入適量“硒元素”和“硫元素”對銀釬料“切削性能”的影響規(guī)律即銀釬料中“硒元素”和“硫元素”含量對銀釬料“切削性能”的影響在Se (即硒元素)與S(即硫元素)的添加量達(dá)到Se S = I. 8 2. 2 I時，具有良好的切削性能， 而在Se : S = 2 : 1，銀釬料具有最佳的切削性能，對于無鉛易切削銅合金來說，經(jīng)過成分優(yōu)化發(fā)現(xiàn)，Se、S的添加量應(yīng)該分別控制在O. 01% O. 2%,O. 005% O. 1%范圍。當(dāng)Se、S 的添加量分別超過0.2%、0. 1%范圍后，會使銀釬料加工、制備變得困難，使釬縫的表面成型變得粗糙。本發(fā)明采用鋯銅合金作為脫氧劑和晶粒細(xì)化劑，除了能夠“準(zhǔn)確控制”銀釬料中的 “硒元素”和“硫元素”含量之外，脫氧劑脫氧后殘留的鋯元素，具有優(yōu)良的“合金化”性能， 它們的“協(xié)同作用”，可以使銀釬料的塑性與強度同時得到提高，從而使銀含量約在I. 5% 25. O %范圍、對含Bi的無鉛易切削銅合金、含Si的無鉛易切削銅合金、含Sb的無鉛易切削銅合金以及含Mg的無鉛易切削銅合金等材料均具有良好的潤濕鋪展性能、固-液相線溫度適中、具有優(yōu)良塑性與強度的銀釬料。本發(fā)明對現(xiàn)有文獻的分析發(fā)現(xiàn)，盡管在銅合金中，有時會允許微量的S元素存在(參見現(xiàn)行有效版本GB/T 5231-2001中表I和表3 (續(xù)))，但是并不是為了提高銅合金的“易切削”性能。與此相反，在“鉛黃銅”中(參見現(xiàn)行有效版本GB/T 5231-2001中表 2(續(xù)))，對鉛黃銅“雜質(zhì)總和”的允許量雖然規(guī)定為O. 5% I. 2%，但是，并未列出S元素的允許量，換句話說，GB/T 5231-2001標(biāo)準(zhǔn)并不認(rèn)為在鉛黃銅中加入微量S元素可以顯著提高黃銅的切削性能。本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)，在加入O. 01% O. 1%的Zr時，不僅由于Zr與Se、S產(chǎn)生“協(xié)同作用”，能夠提高銀釬料對含Bi、含Si、含Sb以及含Mg無鉛易切削銅合金的潤濕鋪展能力， 還可以使新發(fā)明的銀釬料中P的加入量提高至9. 0%。由于P元素在銅合金的冶煉過程以及釬焊過程中具有“脫氧作用”(如P脫氧銅，參見現(xiàn)行有效版本GB/T 5231-2001中表I)， 這一發(fā)現(xiàn)，不僅對于批量生產(chǎn)時的產(chǎn)品質(zhì)量的控制提供了方便，而且大大提高了釬料的流動性，更加有利于焊工操作。本發(fā)明提供的適用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料與已有技術(shù)相比具有以下技術(shù)效果對含Bi的無鉛易切削銅合金、含Si的無鉛易切削銅合金、含Sb的無鉛易切削銅合金以及含Mg的無鉛易切削銅合金等材料均具有良好的潤濕鋪展性能，固相線溫度為 640-650°C，液相線溫度為770-780°C，釬料伸長率彡15%，釬料抗拉強度彡300MPa，釬縫抗拉強度彡220MPa，釬料導(dǎo)電率(IACS)彡80%，釬縫切削性能達(dá)到鉛黃銅HPb62_2(參見現(xiàn)行有效版本GB/T 5231-2001《加工銅及銅合金化學(xué)成分和產(chǎn)品形狀》)的切削性能。
具體實施例方式本發(fā)明在系統(tǒng)、深入的試驗基礎(chǔ)上，通過成分優(yōu)化、確定的銀釬料成分范圍按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比是1· 5% 25. 0% 的 Ag，4. 5% 9. 0% 的 Ρ，0· 01% O. 2% 的 Se，0. 005%
0.1%的S，0. 01% O. 1%的Zr，余量為Cu。下面列舉其中幾個實施例。實施例I :一種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為
1.5%的 Ag，9. 0%的 Ρ，0· 01%的 Se,O. 005%的 S，O. 1%的 Zr，余量為 Cu。實施例2 : —種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為 25. 0%的 Ag，4. 5%的 P，O. 2%的 Se,O. 1%的 S，O. 01%的 Zr，余量為 Cu。實施例3 : —種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為 15. 0%的 Ag，6. 5%的 P，O. 1%的 Se,O. 05%的 S，O. 05%的 Zr，余量為 Cu。實施例4: 一種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為 4. 5% 的 Ag，5. 5% 的 P，O. 05% 的 Se, O. 025% 的 S，O. 02% 的 Zr，余量為 Cu。實施例5 : —種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為 21. 5% 的 Ag，7. 8% 的 P，O. 16% 的 Se，O. 08% 的 S，O. 08% 的 Zr，余量為 Cu。實施例6:一種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為1. 5%的Ag， 9. 0%的 P,O. 01%的 Se,O. 01%的 S，O. 1%的 Zr，余量為 Cu。實施例7 一種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為25.0%的Ag，
4.5%的 P,O. 1%的 Se,O. 1%的 S，O. 01%的 Zr，余量為 Cu。實施例8
一種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為15.0%的Ag，
6.5%的 P,O. 09%的 Se,O. 05%的 S，O. 05%的 Zr，余量為 Cu。實施例9 一種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為4. 5%的Ag，
5.5%的 P,O. 055%的 Se,O. 025%的 S，O. 02%的 Zr，余量為 Cu。實施例10 —種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為21. 5%的Ag，
7.8%的 P，O. 17%的 Se，O. 08%的 S，O. 08%的 Zr，余量為 Cu。上述實施例I至10，各項性能指標(biāo)如下表I所示。從表I可看出，實施例I至10所得到的用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料對含 Bi、含Si、含Sb以及含Mg無鉛易切削銅合金的具有良好的潤濕鋪展性能，除實施例6、7外， 以HPb62-2鉛黃銅為參照物,還具有表I所示的諸項優(yōu)異的技術(shù)指標(biāo)。而實施例6、7所得到的一種適用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料切削性能比HPb62-2鉛黃銅差。表I中的切削性能對比試驗按照如下方法進行選用直徑為30mm、長度為50mm的棒材，使用火焰釬焊方式對接釬焊，母材分別采用含Bi、含Si、含Sb、含Mg無鉛易切削銅合金以及HPb62-2鉛黃銅，釬料分別對應(yīng)采用實施例I 實施例10，配合FB102釬劑釬焊，得到直徑為30mm、長度約為IOlmm的釬焊接頭(釬焊間隙為I. O I. 5mm)。以HPb62_2鉛黃銅(直徑為30mm、長度為IOOmm的棒材)為對比試樣，進行切削試驗。將矯直試樣(釬焊接頭I 釬焊接頭5)在國產(chǎn)C6136臥式普通車床切削。刀具材料為YW1，后角為8°，主偏角為50°，副偏角為15°，副后角為3°，刃傾角為-3°，刃尖圓弧半徑為O. 4mm，主軸轉(zhuǎn)速為600rpm。加工車削量為外圓lmm(HPb62_2鉛黃銅對比試樣)，釬焊接頭I 釬焊接頭5則車削間隙為I. O I. 5mm的釬縫深度為4mm。由于HPb62_2鉛黃銅的可切削性定為100%，切屑短、細(xì)而脆，H62黃銅棒為40%，切屑成連續(xù)狀或螺旋狀，比較兩者間的切屑形狀，即可大概估計其切削性能(參見趙祖德.銅及銅合金材料手冊.北京科學(xué)出版社，1993)。比較“切屑”尺寸大小，可以看出釬縫I 釬縫5的切屑與HPb62-2 鉛黃銅的切屑都較小，呈小片狀，但釬縫I 5的切削斷屑更細(xì)小些，由此可比較本發(fā)明與 HPb62-2鉛黃銅銀釬料其釬縫的切削性能。
權(quán)利要求
1.一種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，其特征在于，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比是:I.5 % 25. O % 的 Ag，4. 5 % 9. O % 的 P，O. 01 % O. 2 % 的 Se，O. 005 % O. I % 的 S，O.01% O. 1%的Zr，余量為Cu。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，其特征在于，所述Se 與S的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比是Se S = 1.8 2. 2 I。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，其特征在于，所述Se 與S的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比是Se : S = 2 : I。
全文摘要
本發(fā)明屬于焊接材料類，具體涉及一種用于無鉛易切削銅合金釬焊的銀釬料，其特征在于，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比是1.5％～25.0％的Ag，4.5％～9.0％的P，0.01％～0.2％的Se，0.005％～0.1％的S，0.01％～0.1％的Zr，余量為Cu，所述Se與S的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比是Se∶S＝1.8～2.2∶1。本發(fā)明對含Bi、含Si、含Sb以及含Mg無鉛易切削銅合金的具有良好的潤濕鋪展性能外，固-液相線溫度適中、銀含量較低，釬縫具有優(yōu)良塑性、強度、切削性能良好。
文檔編號B23K35/30GK102581510SQ20121004034
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者蔣俊懿, 蔣汝智 申請人:金華市雙環(huán)釬焊材料有限公司