含In、Li、Zr和La的低银钎料及其制备方法和用途

摘要

本发明涉及金属材料类及冶金领域，具体涉及一种含In、Li、Zr和La的低银钎料及其制备方法和用途。一种含In，Li，Zr和La的低银钎料，属于中温钎焊材料，其原料组成及其重量百分比含量为：3％‑5％的Ag，6％‑8％的P，0.05％‑2.5％的In，0.05％‑2.5％的Li，0.005％‑0.1％的Zr，0.005％‑0.1％的La，余量为Cu。使用市售的银锭、磷、电解铜、金属In、金属Li、金属Zr、以及稀土La，按设计成分配比，采用常规中频冶炼、浇筑，通过挤压、拉拔，即得到丝材，也可通过加入钎剂，获得药芯钎料。本发明的钎料具有含银量低，熔点低，润湿性好，强度高的特点，可替代广泛在制冷行业使用的含银20％的BCu75PAg和含银25％的BAg25CuZnSn钎料。

权利要求

1.一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其特征在于，其原料组成及其重量百分比含量为：

3.5％-4.5％的Ag，6.5％-7.5％的P，0.1％-0.25％的In，0.1％-0.25％的Li，0.005％-

0.1％的Zr，0.005％-0.1％的La，余量为Cu。

2.根据权利要求1所述的含In、Li、Zr和La的低银钎料，其特征在于，其原料组成及其重量百分比含量为：4％的Ag，7.5％的P，0.25％的In，0.25％的Li，0.01％的Zr，0.01％的La，余量为Cu。

3.权利要求1～2任一项所述的含In、Li、Zr和La的低银钎料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将银锭、电解铜、金属In、金属Zr以及稀土La按配比作为原料，采用冶炼、浇铸 或水平连铸方式得到铸棒，然后通过挤压、拉拔，即得到丝材，再将丝材加工成所需形状的焊料。

4.权利要求1～2任一项所述的含In、Li、Zr和La的低银钎料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将金属In，金属Li，金属Zr，分别预炼成合金，然后加入磷铜合金中冶炼、浇铸，再通过挤压、拉拔即得到丝材，再将丝材加工成所需形状的焊料。

5.根据权利要求3所述的含In、Li、Zr和La的低银钎料的制备方法，其特征在于，所述焊料为焊条、焊丝、焊环、薄带或焊片中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的含In、Li、Zr和La的低银钎料的制备方法，其特征在于，所述焊料为焊条、焊丝、焊环、薄带或焊片中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的含In、Li、Zr和La的低银钎料的制备方法，其特征在于，所述的低银钎料通过加入钎剂，制备为药芯钎料。

8.根据权利要求6所述的含In、Li、Zr和La的低银钎料的制备方法，其特征在于，所述的低银钎料通过加入钎剂，制备为药芯钎料。

9.根据权利要求1～2任一项所述的含In、Li、Zr和La的低银钎料用于铜与铜合金、铜与邦迪管钎焊的用途。

10.根据权利要求9所述的含In、Li、Zr和La的低银钎料的用途，其特征在于，所述的邦迪管为镀镍邦迪管或镀锌邦迪管。

11.根据权利要求9所述的含In、Li、Zr和La的低银钎料的用途，其特征在于，钎焊的方式为火焰钎焊、炉中钎焊或高频感应钎焊。

说明书

含In、Li、Zr和La的低银钎料及其制备方法和用途

技术领域

[0001] 本发明涉及金属材料类及冶金领域，具体涉及一种含In、Li、Zr和La的低银钎料及其制备方法和用途。

背景技术

[0002] 随着国内外严格限制含有有害元素镉的钎料在工业中的使用，特别是家电行业，工业中开始广泛采用含银较高的银钎料作为替代。随着生活水平的日益提高，以空调、冰箱等为代表的制冷电器需求量越来越大，用于压缩机和制冷管路的银钎焊材料需求量也越来越大。目前，制冷等行业中铜与铜合金、铜与邦迪管等异种材料钎焊一般都采用含银量比较高的钎料，比如：含银20％的BCu75PAg和含银25％的BAg25CuZnSn钎料。

[0003] 再如，公开号为CN106216878A的发明专利公开了一种无镉银钎料，其化学成分按质量百分比分别配比为：银(Ag)占无镉银钎料总质量的33％—35％，铜(Cu)占无镉银钎料总质量的34％—36％，锌(Zn)占无镉银钎料总质量的23％-27％，锡(Sn)占无镉银钎料总质量的0.25％-0.5％，镍(Ni)占无镉银钎料总质量的0.2％-1％，锰(Mn)占无镉银钎料总质量的0.5％-1.5％。

[0004] 虽然上述的技术方案其本身没有采用有害元素镉(Cd)，使银钎料符合了欧盟RoHS指令的要求，同时又具备了接头韧性强，融化范围适中，润湿性和填充性好等优点。但是银的用量占到了三分之一，银为贵金属，是国家重要的战略金属，大量高银钎料的使用，不仅提高了工业产品的生产成本，而且导致白银消耗量的急剧增大，国家资源难免浪费，无法得到合理利用，因此研究开发一种含有量较低，但熔点低，润湿性好，可广泛替代高银钎料的磷铜钎料，具有重要的实际工业应用意义。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种含银量低，熔点低，润湿性好，强度高，钎焊性能好，可替代含银20％的BCu75PAg和含银25％的BAg25CuZnSn的低银钎料。为了达到上述目的，本发明一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：

[0006] 3％-5％的Ag，

[0007] 6％-8％的P，

[0008] 0.05％-2.5％的In，

[0009] 0.05％-2.5％的Li，

[0010] 0.005％-0.1％的Zr，

[0011] 0.005％-0.1％的La，

[0012] 余量为Cu。

[0013] 一方面，本发明添加合金元素In、Li，可显著降低钎料的起始熔化温度，并提高钎料的润湿性能和铺展性能。另一方面，合金元素Zr，能够改变和细化钎料合金的组织，并起到孕育剂的作用，增加钎料的强度、韧性，提高了钎料的钎焊工艺性能，但Zr的含量不能过高，Zr的含量超过1.5％，会使钎料合金的熔化温度升高、硬度增加，导致不利于钎料的进一步加工成型。再一方面，本发明添加稀土元素La，能够降低钎料的熔化温度，提高钎料的活性，从而提高钎料的润湿性能和铺展性能，同时，稀土元素La的添加能够抑制Cu3P脆性化合物相的过多生成，能够提升铜磷合金钎料的塑性和加工性能。

[0014] 进一步的，含In、Li、Zr和La的低银钎料的原料组成及其重量百分比含量为：

[0015] 3.5％-4.5％的Ag，

[0016] 6.5％-7.5％的P，

[0017] 0.1％-0.25％的In，

[0018] 0.1％-0.25％的Li，

[0019] 0.005％-0.1％的Zr，

[0020] 0.005％-0.1％的La，

[0021] 余量为Cu。

[0022] 进一步的，含In、Li、Zr和La的低银钎料的原料组成及其重量百分比含量为：

[0023] 4％的Ag，

[0024] 7.5％的P，

[0025] 0.25％的In，

[0026] 0.25％的Li，

[0027] 0.01％的Zr，

[0028] 0.01％的La，

[0029] 余量为Cu。

[0030] 本发明还相应的公开了上述的含In、Li、Zr和La的低银钎料的一种制备方法，包括如下步骤：将银锭、电解铜、金属In、金属Zr以及稀土La按配比作为原料，采用冶炼、浇筑或水平连铸方式得到铸棒，然后通过挤压、拉拔，即得到丝材，再将丝材加工成所需形状的焊料。

[0031] 本发明还相应的公开了上述的含In、Li、Zr和La的低银钎料的另一种制备方法，包括如下步骤：将金属In，金属Li，金属Zr，分别预炼成合金，然后加入磷铜合金中冶炼、浇筑，再通过挤压、拉拔即得到丝材，再将丝材加工成所需形状的焊料。

[0032] 进一步的，在上述两种制备方法中，所述焊料为焊条、焊丝、焊环、薄带或焊片中的至少一种。

[0033] 在上述制备方法的基础上，优选的，所述的低银钎料通过加入钎剂，制备为药芯钎料。

[0034] 本发明还相应的公开了上述的含In、Li、Zr和La的低银钎料用于铜与铜合金、铜与邦迪管钎焊的用途。具体的，所述的邦迪管为镀镍邦迪管或镀锌邦迪管；钎焊的方式为火焰钎焊、炉中钎焊或高频感应钎焊。

[0035] 本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

[0036] 1、贵金属白银含量大幅减少，比含银20％的BCu75PAg和含银25％的Bag25CuZnSn钎料等银钎料减少白银含量15％以上，大大降低了生产成本，节约了贵金属白银的用量；

[0037] 2、本发明的熔化温度为625℃-705℃，明显低于部分银钎料和常用的铜磷钎料，钎焊时可降低钎焊温度，防止母材的过热或过烧；

[0038] 3、本发明的钎料塑性好，加工制备方便，容易大批量生产，可加工成各种规格、尺寸的焊条、焊丝、焊环、薄带、焊片等，也可通过加入钎剂，获得药芯钎料；

[0039] 4、钎料的抗拉强度可达535-585MPa；钎焊铜接头其抗拉强度为250-300MPa，抗剪强度为170-210Mpa，可广泛应用于制冷、机械、机电、电器、压缩机等行业的电阻钎焊、火焰钎焊以及高频感应钎焊。

具体实施方式

[0040] 下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

[0041] 实施例1

[0042] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：3％Ag，6％P，0.05％In，0.05％Li，0.005％的Zr，0.005％的La，余量为Cu。

[0043] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为705℃，钎料抗拉强度为：540MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：255MPa，抗剪强度为：180MPa。

[0044] 实施例2

[0045] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：3％Ag，6.5％P，0.1％In，0.1％Li，0.005％的Zr，0.005％的La，余量为Cu。

[0046] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为695℃，钎料抗拉强度为：545MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：250MPa，抗剪强度为：185MPa。

[0047] 实施例3

[0048] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：3％Ag，6.5％P，0.05％In，0.05％Li，0.005％的Zr，0.005％的La，余量为Cu。

[0049] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为690℃，钎料抗拉强度为：548MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：266MPa，抗剪强度为：188MPa。

[0050] 实施例4

[0051] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：3.5％Ag，7％P，0.05％In，0.05％Li，0.005％的Zr，0.005％的La，余量为Cu。

[0052] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为688℃，钎料抗拉强度为：550MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：270MPa，抗剪强度为：195MPa。

[0053] 实施例5

[0054] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：3.5％Ag，7％P，0.25％In，0.25％Li，0.005％的Zr，0.005％的La，余量为Cu。

[0055] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为646℃，钎料抗拉强度为：535MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：250MPa，抗剪强度为：170MPa。

[0056] 实施例6

[0057] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：3.5％Ag，7.5％P，0.05％In，0.1％Li，0.01％的Zr，0.01％的La，余量为Cu。

[0058] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为677℃，钎料抗拉强度为：555MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：275MPa，抗剪强度为：198MPa。

[0059] 实施例7

[0060] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：4％Ag，7.5％P，0.1％In，0.1％Li，0.01％的Zr，0.01％的La，余量为Cu。

[0061] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为671℃，钎料抗拉强度为：560MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：281MPa，抗剪强度为：201MPa。

[0062] 实施例8

[0063] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：4％Ag，7.5％P，0.25％In，0.25％Li，0.01％的Zr，0.01％的La，余量为Cu。

[0064] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为625℃，钎料抗拉强度为：545MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：264MPa，抗剪强度为：183MPa。

[0065] 实施例9

[0066] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：4％Ag，8％P，0.1％In，0.1％Li，0.01％的Zr，0.01％的La，余量为Cu。

[0067] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为667℃，钎料抗拉强度为：566MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：288MPa，抗剪强度为：204MPa。

[0068] 实施例10

[0069] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：4％Ag，8％P，0.15％In，0.15％Li，0.005％的Zr，0.005％的La，余量为Cu。

[0070] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为664℃，钎料抗拉强度为：568MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：298MPa，抗剪强度为：208MPa。

[0071] 实施例11

[0072] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：4％Ag，8％P，0.2％In，0.2％Li，0.005％的Zr，0.005％的La，余量为Cu。

[0073] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为650℃，钎料抗拉强度为：570MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：300MPa，抗剪强度为：210MPa。

[0074] 实施例12

[0075] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：4.5％Ag，8％P，0.15％In，0.15％Li，0.005％的Zr，0.005％的La，余量为Cu。

[0076] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为655℃，钎料抗拉强度为：575MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：296MPa，抗剪强度为：206MPa。

[0077] 实施例13

[0078] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：4.5％Ag，8％P，0.15％In，0.15％Li，0.01％的Zr，0.01％的La，余量为Cu。

[0079] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为645℃，钎料抗拉强度为：570MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：294MPa，抗剪强度为：204MPa。

[0080] 实施例14

[0081] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：5％Ag，8％P，0.15％In，0.15％Li，0.01％的Zr，0.01％的La，余量为Cu。

[0082] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为650℃，钎料抗拉强度为：578MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：294MPa，抗剪强度为：204MPa。

[0083] 实施例15

[0084] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：5％Ag，8％P，0.15％In，0.15％Li，0.005％的Zr，0.005％的La，余量为Cu。

[0085] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为648℃，钎料抗拉强度为：574MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：288MPa，抗剪强度为：197MPa。

[0086] 实施例16

[0087] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：5％Ag，8％P，0.25％In，0.25％Li，0.005％的Zr，0.005％的La，余量为Cu。

[0088] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为625℃，钎料抗拉强度为：563MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：268MPa，抗剪强度为：178MPa。

[0089] 实施例17

[0090] 一种含In、Li、Zr和La的低银钎料，其原料组成及其重量百分比含量为：5％Ag，8％P，0.25％In，0.25％Li，0.005％的Zr，0.005％的La，余量为Cu。

[0091] 上述成分配比得到的“一种含In、Li、Zr和La的低银钎料”，熔化温度为625℃，钎料抗拉强度为：563MPa，钎焊铜接头的抗拉强度为：268MPa，抗剪强度为：178MPa。

[0092] 本发明的配方设计合理，生产成本低，性价比，钎料熔化温度合适，润湿性、流动性好，钎焊接头表面光洁，机械强度高，钎焊工艺性能优良，质量稳定，一致性好，各项钎焊性能指标与含银20％的BCu75PAg和含银25％的BAg25CuZnSn钎料相当。

[0093] 需要说明的是，该专利文件中出现的各种金属元素均以元素符号代之，本领域技术人员应当将其理解为相对应的金属元素，不应做其他解释。为将解释方向固定，将各个元素符号对应的金属名字列举如下：Ag(银)，P(磷)，In(铟)，Li(锂)，Zr(铟)，La(镧)，Cu(铜)。

[0094] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。