含钕、锆和镓的自钎性银钎料

摘要

一种含钕、锆和镓的自钎性银钎料，其特征在于，按质量百分数配比是：45.0%～62.0%的Ag，9.0%～13.0%的Zn，1.0%～3.0%的P，0.001%～0.01%的Nd，0.001%～0.01%的Zr，0.001%～0.01%的Ga，其余为Cu。本发明特别适用于焊接微小型电器组件的微小型触点时，无需使用钎剂，解决了复杂电器组件焊点难以清洗的问题。

权利要求

1.一种含钕、锆和镓的自钎性银钎料，其特征在于，按质量百分数配比是：45.0%～

62.0%的Ag，9.0%～13.0%的Zn，1.0%～3.0%的P， 0.001%～0.01%的Nd，0.001%～0.01%的Zr，0.001%～0.01%的Ga，其余为Cu。

说明书

含钕、锆和镓的自钎性银钎料

技术领域

[0001] 本发明涉及一种具有自钎性的银钎料，特别是涉及一种具有良好的流动性和润湿性、焊点强度高、可替代现有替代BAg65CuZn，BAg60CuZn等钎料，适用于焊接微小型电器组件的微小型触点，且无需使用钎剂，具有“自钎性能”的银钎料，属于金属材料类的钎焊材料。

背景技术

[0002] 目前使用的BAg65CuZn，BAg60CuZn钎料，由于其化学成分中仅含Ag、Cu、Zn元素，虽然在配合助焊剂（如FB102钎剂）时钎焊性能优良，但是满足不了许多特殊钎焊结构、特殊形状及特殊尺寸（如微小型电器组件的微小型触点）钎焊的需要，此类“封装”器件，在钎焊完成后，焊点残留的“钎剂残渣”处于封装器件的内部，无法进行清洗或清除。“钎剂残渣”如果不清除，则会导致焊点的电性能下降甚至焊点短路。因此，必须采用具有“自钎性能”的银钎料，即在钎焊时不使用钎剂，依靠银钎料自身的“去膜性能”去除钎焊部位的氧化膜，从而实现钎焊连接。本项发明 “含钕、锆和镓的自钎性银钎料”，即是在这种技术背景下完成的。

发明内容

[0003] 本项发明的任务是提供一种比BAg65CuZn，BAg60CuZn钎料性能更为优良即具有“自钎性能”的银钎料，能满足微小型电器组件的微小型触点钎焊需要的钎料。

[0004] 本发明的的含钕、锆和镓的自钎性银钎料，化学成分按质量百分数配比是：45.0%～62.0%的Ag，9%～13%的Zn，1.0%～3.0%的P， 0.001%～0.01%的Nd，0.001%～
0.01%的Zr ，0.001%～0.01%的Ga，其余为Cu。

[0005] 解决上述问题的技术方案是，1）、使用市售的白银、电解铜、磷铜合金、金属镓、金属钕、锆铜合金，按需要配比，采用常规的中频冶炼炉冶炼、浇铸，然后通过挤压、拉拔，即得到所需要的钎料丝材；2）、根据生产需要，可将金属镓、金属钕分别预先冶炼成合金，然后加入冶炼炉中冶炼、浇铸，再通过挤压、拉拔，即得到所需要的钎料丝材；或通过多道轧制工序，制备成所需厚度、宽度的薄带。

[0006] 本项发明主要解决了下述两个关键技术问题：1）研制开发出的含钕、锆和镓的自钎性银钎料，钎焊时流动性好、润湿性好，焊点强度高。通过优化“含钕、锆和镓的自钎性银钎料”的化学成分，使新发明的银钎料除可制备为丝材外，还可制备成各种厚度和宽度的薄带；2）通过在银钎料中加入微量的钕、锆和镓元素，同时加入适量的磷，使得银钎料在紫铜、黄铜、以及镍基合金上的具有很好的“自钎性能”，同时还能保证银钎料具有良好的的塑性和综合力学性能。

[0007] 由于新钎料除具有流动性好、润湿性好，焊点强度高等特点外，还具有很好的“自钎性能”，特别适用于微小型电器组件的微小型触点的“无钎剂”焊接，解决了复杂电器组件焊点难以清洗的问题。使用火焰钎焊方式，不使用钎剂，钎焊材料为下列组合：紫铜－黄铜、紫铜－镍基合金、黄铜－镍基合金时，钎焊接头力学性能分别为：σb＝185～365MPa，τ＝180～355MPa，与BAg65CuZn，BAg60CuZn钎料配合助焊剂（如FB102钎剂）钎焊紫铜－黄铜、紫铜－镍基合金、黄铜－镍基合金时的钎焊接头力学性能相当。

[0008] 说明附图－无。

具体实施方式

[0009] 与以往研究相比，本发明的创造性在于：

[0010] 1、研究发现了银钎料中微量的钕、锆、镓元素对“低磷含量”银钎料“自钎性”的影响规律———即银钎料中钕、锆、镓元素含量分别控制在0.001%～0.01%的范围内时，能使1.0%～3.0%的P具有良好的“自钎性能”。

[0011] 由现行有效版本GB/T 6418-2008《铜基钎料》表4可知：铜基钎料中P含量为4.8%～8.1%时，即Cu-P系列钎料在钎焊紫铜时具有“自钎性”，不需要使用助焊剂（即钎剂），但是目前国内外尚无关于P含量小于或等于3%的具有“自钎性”的银钎料的报道。

[0012] 本发明的创造性工作在于：研究发现了当钕、锆、镓元素共同作用时，即钕、锆、镓元素同时加入成分范围为45.0%～62.0%的Ag，9.0%～13.0%的Zn，1.0%～3.0%的P，其余为Cu的银钎料时，银钎料具有很好的“自钎性能”。进一步的研究发现，Ag-Cu-Zn钎料中P的含量应该控制在1.0%～3.0%范围最佳。低于1.0%或高于3.0%均会对钎焊接头的力学性能产生不利影响，即会使焊点强度降低。因此，控制Ag-Cu-Zn钎料中P的含量在1.0%～3.0%范围内，是本发明的关键点之一。

[0013] 本发明的另一创造性工作在于：研究发现了银钎料中微量的钕、锆、镓元素含量必须分别控制在0.001%～0.01%的范围内时，才能使Ag-Cu-Zn钎料在P含量为1.0%～3.0%时，具有良好的“自钎性能”，这与已有的研究结果有显著的区别。已有的研究都是认为稀土元素的含量上限可以达到0.1%以上甚至更高，但是，作为以提高“银钎料自钎性”为目的的研究结果发现，如果稀土元素超过0.01%，就会使“银钎料自钎性”迅速降低。

[0014] 2、研究发现了银钎料中，只有同时加入微量的钕、锆、镓元素时，对P含量为1.0%～3.0%的Ag-Cu-Zn钎料“自钎性能”才能产生良好的效果。

[0015] 研究发现，采用与Nd元素相近的Ce、Er元素替代Nd时，新发明的银钎料“自钎性能”迅速下降，钎缝接头强度较加Nd元素时下降15%～30%；当采用与Zr“同族”的Ti或Hf元素替代Zr时，自钎性能”下降导致新发明的银钎料流动性、润湿性变差，平均“铺展面积” 较加Zr元素时降低30%以上；当采用In元素替代Ga时，“自钎性能”下降导致新发明的银钎料流动性、润湿性变差，平均“铺展面积” 较加Ga元素时降低45%以上。因此，通过大量的“筛选”、“优化”试验，最后确定了具有“良好自钎性能”的Ag-Cu-Zn-P-Nd-Zr-Ga银钎料。经过实际钎焊试验证明，本发明的钎料可适用于火焰钎焊、电阻钎焊、感应钎焊等方式钎焊紫铜－黄铜、紫铜－镍基合金、黄铜－镍基合金等组合材料，且无需添加助焊剂（如FB102钎剂），可得到性能优良的钎焊接头。

[0016] 如使用火焰钎焊方式，使用新发明的“含钕、锆和镓的自钎性银钎料”，不使用钎剂，钎焊下列组合材料：紫铜－黄铜、紫铜－镍基合金、黄铜－镍基合金时，钎焊接头力学性能分别为：σb＝185～365MPa，τ＝180～355MPa，与BAg65CuZn，BAg60CuZn钎料配合助焊剂（如FB102钎剂）钎焊紫铜－黄铜、紫铜－镍基合金、黄铜－镍基合金时的钎焊接头力学性能相当。