一种含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料中，各金属元素的重量百分比组成为：Pd：0.05%～0.3%，Ga：0.1%～0.5%，In：6%～10%，Ag：0.1%～3.5%，Zn：7%～10%，余量为Sn。制备时，先将钯吸氢后研粉备用；将金属银和锡按比例熔炼成银锡中间合金；将剩余的锡和熔炼的银锡中间合金入炉中熔化，待熔液温升至350~450℃后加入原料锌，保温，得到Sn-Zn-Ag中间合金液；将原料铟、镓依次加入，待熔液温度降至250~350℃时，保温，得到Sn-Zn-Ag-In-Ga中间合金液；将钯粉加入，充分熔化后用氯化锌与植物油的混合物覆盖，保温、浇注成铸锭；经挤压、拉拔/轧制成丝状/片状后即可。该钎料具有高洁净度、强润湿性、少钎缝缺欠、低熔点等特点。

权利要求

1.一种含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料，其特征在于:所述钎料中金属元素的重量百分比组成为:Pd:0.05% 〜0.3%，Ga:0.1% 〜0.5%，In:6 % 〜10%，Ag:0.1 % 〜3.5%，Zn:7% 〜10%，余量为Sn。

2.根据权利要求1所述含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料的制备方法，其特征在于:包括下述步骤: 第一步，将钯放入800°C的氢气炉中吸氢2小时，取出冷却后研磨成粉备用； 第二步，将金属银和部分锡按重量比Sn:Ag =75: 25熔炼成银锡中间合金； 第三步，将剩余的锡和第二步熔炼的银锡中间合金入炉中熔化后，待炉中熔液温度升至350~450°C后加入原料锌，保温10~20分钟，得到Sn-Zn_Ag中间合金液； 第四步，将原料铟、镓依次加入到第三步中的Sn-Zn-Ag中间合金液中熔化，待熔液温度降至250~350°C时，保温10~20分钟，得到Sn-Zn-Ag-1n-Ga中间合金液； 第五步，将Sn-Zn-Ag-1n-Ga中间合金液温度升至450°C左右时，将第一步预处理过的钯粉用钨棒沾取加入到Sn-Zn-Ag-1n-Ga中间合金液中，充分熔化后用氯化锌与植物油的混合物覆盖，保温10~20分钟后，浇注成铸锭； 第六步，将第五步所得铸锭一次挤压成丝或带，经多道拉拔/乳制成丝状/片状后即可得到Sn-Zn钎料成品。

3.根据权利要求2所述含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料的制备方法，其特征在于:所述第五步氯化锌与植物油的混合物中，氯化锌与植物油的比例为30:70。

说明书

一种含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及锌铝合金钎焊用的钎料，尤其是涉及一种含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料，本发明还涉及该钎料的制备方法。

背景技术

[0002] 锌合金尤其是变形锌合金具有优良的综合性能，在某些领域成为铜合金的理想替代品，在电子通讯、卫浴、五金建筑、机电、服装等集群产业具有广阔的应用前景。许多行业如卫浴、五金、家电等轻工行业已经大量采用变形锌合金制造结构零部件，所以以锌铝合金替代铜质结构，势必成为制造业的一个发展方向。

[0003]目前国内外锌合金钎焊一般使用低温软钎焊，所用钎料主要是无铅钎料Sn-Ag，Sn-Cu，Sn-B1、Sn-Zn,或者以它们为基础的三元或多元系列合金。从熔点、毒性、资源和价格综合来看，Sn-Zn系钎料应是最佳选择。但是，在Sn-Zn系无铅钎料中，由于Zn的存在，导致该钎料熔点相对传统Sn-Pb共晶钎料的熔点较高，钎焊温度也较高，易引发母材中的Zn蒸发，恶化钎焊产品性能；另外，由于该钎料中的Zn极其容易氧化和腐蚀，导致其氧含量高、洁净度低，用于锌合金产品钎焊时普遍存在润湿性差、抗腐蚀性能弱等缺点，最终导致钎焊产品易产生气孔、夹杂、沙眼等缺欠，这些缺欠不能满足锌合金钎焊产品后续装饰与功能性电镀要求，严重制约了锌代铜产品的推广应用。

[0004] 针对Sn-Zn系无铅钎料的上述不足，国内外学者开展了大量的研究工作。如在Sn-Zn基础上开发出了“Sn-Zn-Ga-Ce无铅钎料”，如中国发明专利:公开号CN101585120公布的一种锡锌基无铅钎料合金、公开号CN101058131公布的一种Sn_Zn系无铅钎料合金及其制备方法以及公开号CN1390672公布的锡锌基含稀土元素的无铅钎料合金等多种“多元合金体系”的Sn-Zn钎料，它们与二元Sn-Zn合金钎料相比在某些性能上随有所改善，但在综合性能上还是不如传统的Sn-Pb钎料，因此，Sn-Zn系钎料仍需进一步改进。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种具有高洁净度、强润湿性、少钎缝缺欠、低熔点等特点的含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料，本发明还提供了本钎料的制备方法。

[0006] 为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案:

[0007] 本发明所述的含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料中，各金属元素的重量百分比组成为:Pd:0.05% 〜0.3%，Ga:0.1% 〜0.5%，In:6 % 〜10%，Ag:0.1 % 〜3.5%，Zn:7% 〜10%，余量为Sn。

[0008] 本发明所述含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料的制备方法包括下述步骤:

[0009] 第一步，将钯放入800°C的氢气炉中吸氢2小时，取出冷却后研磨成粉备用；

[0010] 第二步，将金属银和部分锡按重量比Sn:Ag =75: 25熔炼成银锡中间合金；[0011 ] 第三步，将剩余的锡和第二步熔炼的银锡中间合金入炉中熔化后，待炉中熔液温度升至350~450°C后加入原料锌，保温10~20分钟，得到Sn-Zn-Ag中间合金液；

[0012] 第四步，将原料铟、镓依次加入到第三步中的Sn-Zn-Ag中间合金液中熔化，待熔液温度降至250~350°C时，保温10~20分钟，得到Sn-Zn-Ag-1n-Ga中间合金液；

[0013] 第五步，将第一步预处理过的钯粉用妈棒沾取加入到Sn-Zn-Ag-1n-Ga中间合金液中，充分熔化后用氯化锌与植物油的混合物覆盖，保温10~20分钟后，浇注成铸锭；

[0014] 第六步，将第五步所得铸锭一次挤压成丝或带，经多道拉拔/乳制成丝状/片状后即可得到本发明要求的Sn-Zn钎料成品。

[0015] 第五步氯化锌与植物油的混合物中，氯化锌与植物油的比例为30:70。所用的植物油可以是豆油、菜籽油、花生油等等。

[0016] 本发明的优点在于在钎焊领域现有的Sn-Zn合金系基础上引入了微量元素Pd(钯)、Ga (镓)。由于1体积的Pd能吸收900 ~ 1200体积的氢气，因此微量Pd以吸氢形式加入，可以起到强烈的脱氧作用，获得高洁净度的钎料，有助于减少钎焊气孔、沙眼、夹杂等缺欠；同时Pd还能细化钎料晶粒，提高钎料强度和耐热性能。Ga的熔点只有29.8°C，微量Ga的加入，既降低了钎料的熔点又显著改善了钎料的高温抗氧化性，同时微量的Ga还能降低钎料与母材之间的反应激活能，显著改善钎料的润湿性；钎焊时可与锌铝合金母材互溶，增加扩散速度和深度，提高钎缝强度。金属元素In可降低钎料熔点和减少液态钎料的表面张力，显著改善了钎料的润湿性；金属元素Ag能提高钎料的力学性能和抗腐蚀性能，有助于改善钎缝表面的光洁度。

[0017] 所以，本发明制备的Sn-Zn钎料洁净度的提高和润湿性的改善，有助于减少气孔、沙眼、夹杂等钎焊缺欠；钎料熔点的降低有助于避免焊接中Zn的蒸发，减少了母材的烧损，从而提高了钎焊的效率和成品率。

[0018] 具体的，本发明Sn-Zn钎料的有益效果体现在:

[0019] 1、与同类钎料相比，本发明的Sn-Zn钎料具有高洁净度、低熔点的特点，作为钎料用于锌合金钎焊时，具有润湿性强、钎焊缺欠少，钎缝强度高等特点。

[0020] 2、本发明的钎料用于火焰钎焊锌合金时，具有操作方便，适用性强的特点，该钎料还可用于锌合金的自动焊，大大提高了生产效率。

[0021] 3、本发明的钎料与现有钎料相比，由于洁净度的提高，解决了因钎料中Zn的氧化造成的钎料润湿性差、钎焊缺欠多的问题。

具体实施方式

[0022] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

[0023] 实施例1:

[0024] 制备100kg含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料，其成分要求为:Pd:0.05%，Ga: 0.1%，In:6 %，Ag:0.3 %，Zn:7.5%，余量为 Sn。

[0025] 制备方法为:

[0026] a、将0.05kg的钯(海绵钯)放入800°C的氢气炉中吸氢2小时，取出冷却后研磨成细粉备用；

[0027] b、将0.3kg的金属银和0.9kg的金属锡熔炼成1.2kg的银锡中间合金；

[0028] c、将剩余的85.15kg金属锡和第二步熔炼的1.2kg银锡中间合金入炉中熔化后，待炉中熔液温度升至420°C后加入7.5kg的金属锌，待其完全熔化后，保温15分钟，得到Sn-Zn-Ag中间合金液；

[0029] d、将6kg的金属铟、0.lkg的金属镓依次加入到Sn_Zn_Ag中间合金液中恪化，待恪液温度降至300 °C时，保温15分钟，得到Sn-Zn-Ag-1n-Ga中间合金液；

[0030] e、将Sn-Zn-Ag-1n-Ga中间合金液温度升至450°C左右时，用钨棒沾取预处理过的钯粉0.05kg加入到Sn-Zn-Ag-1n-Ga中间合金液中，充分恪化并用氯化锌与植物油的混合物(氯化锌与植物油的比例为30:70)覆盖，保温20分钟后，将成分均匀的熔液倒入铸模浇注成铸锭；

[0031] f、将铸锭在立式挤压机上(常温或低于120°C温度下)一次挤压成粗丝或厚带状，粗丝经多道拉拔，可得到直径在Φ0.5~3mm的丝状钎料，取300~500m盘绕成一卷；厚带经多次乳制后，得到厚度0.1-0.3mm的片状钎料。

[0032] 实施例2:

[0033] 制备100kg含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料，其成分要求为:Pd:0.08%，Ga:0.2%，In:6%，Ag:0.3%，Zn:7%，余量为 Sn。

[0034] 制备方法同实施例1。

[0035] 实施例3:

[0036] 制备100kg含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料，其成分要求为:Pd:0.1%，Ga:0.2%，In:8%，Ag:0.5%，Zn:8%，余量为 Sn。

[0037] 制备方法同实施例1。

[0038] 实施例4:

[0039] 制备100kg含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料，其成分要求为:Pd:0.1%，Ga:0.3%，In:8%，Ag:1%，Zn:8%，余量为 Sn。

[0040] 制备方法同实施例1。

[0041] 实施例5:

[0042] 制备100kg含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料，其成分要求为:Pd:0.2%，Ga:0.3%，In:8%，Ag:1%，Zn:8.5%，余量为 Sn。

[0043] 制备方法同实施例1。

[0044] 实施例6:

[0045] 制备100kg含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料，其成分要求为:Pd:0.3%，Ga:0.5%，In:9%，Ag:2%，Zn:9%，余量为 Sn。

[0046] 制备方法同实施例1。

[0047] 实施例7:

[0048] 制备100kg含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料，其成分要求为:Pd:0.3%，Ga:0.5%，In:10%，Ag:3%，Zn:9%，余量为 Sn。

[0049] 制备方法同实施例1。

[0050] 实施例8:

[0051] 制备100kg含钯的少缺欠洁净Sn-Zn钎料，其成分要求为:Pd:0.3%，Ga:0.5%，In:10%，Ag:3.5%，Zn: 10%，余量为 Sn。

[0052] 制备方法同实施例1。