[发明专利]一种黄铜钎料合金

说明书

技术领域

本发明涉及钎焊技术领域，具体是指一种用于钎焊连接钢的高可靠性黄铜钎料合金。

背景技术

当前在各工业领域，钢的硬钎焊采用的钎料合金主要有银钎料(Ag-Cu-Zn系)、黄铜钎料(Cu-Zn系)等。银钎料由于具有较低的熔化温度、优良的润湿性能及良好的综合力学性能得以广泛应用。但随着不可再生资源的过度使用，贵金属银的价格不断上涨，导致生产厂家的制造成本不断增加。为使不可再生资源的合理配置，降低制造成本，人们又开始关注在各工业领域应用黄铜钎料的可行性。

长期以来，传统的黄铜钎料都是以Cu为基体，首先通过添加合金元素Zn来形成α-Cu固溶体，其Zn的添加范围一般为38％-42％；其次，通过添加微量合金元素Sn、Mn、Ni、Si来改善钎料的钎焊工艺性能和力学性能。在Cu-Zn合金中添加Sn可降低钎料合金的熔化温度，提高润湿性；添加Mn、Fe和Ni可改善钎料在硬质合金上的润湿性；添加Si来防止在钎焊过程中Zn的蒸发。另外，根据美国焊接学会的规定，也有在以上钎料合金中加入微量P(如：RBCuZn-D)来提高钎料的润湿性。

现有的黄铜钎料虽然在某些工业领域得到应用，但在一些重要的场合要使用黄铜钎料来钎焊钢，它还存在许多不足。研究表明，在Cu-Zn合金中加微量的Si和P，在钎焊过程中会在钢/钎料界面形成Fe-Si和Fe-P金属间化合物，甚至在界面处形成微裂纹，和用银基钎料钎焊时的接头存在较大差异(界面为α-Cu固溶体)。由于Fe-Si和Fe-P金属间化合物的固有脆性和微裂纹的产生，将会降低钎焊接头服役过程的可靠性(如：气密性、导电性及力学性能)。其次，现有的黄铜钎料由于熔点较高，在钎焊类似钢/铜接头时，铜退火严重，引起晶粒过度长大，导致强度指标降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种高可靠性黄铜钎料合金，该钎料可取代银钎料用于钎焊要求高可靠性的钢/钢、钢/铜钎焊接头等，并且钎料成本低廉。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种黄铜钎料合金，由Cu、Zn、Sn、Ge以及Ag和/或In组成。

所述各组分按质量百分比计：Cu：58-60％，Sn：0.5-3.0％，Ag：1.0-6.0％和/或In：1.0-5.0％，Ge：0.05-0.3％，余量为Zn。

优选地，所述Cu：58-60％，Sn：1.0-2.0％，Ag：2.0-5.0％和/或In：1.0-3.0％，Ge：0.05-0.1％，余量为Zn。

优选地，所述Cu：60％，Sn：1.5％，Ag：5％，In：1％，Ge：0.05％，Zn：余量。

优选地，所述Cu：58％，Sn：1.0％，Ag：2％，Ge：0.1％，Zn：余量。

优选地，所述Cu：58％，Sn：2.0％，Ag：4％，In：3％，Ge：0.1％，Zn：余量。

优选地，所述Cu：60％，Sn：1.5％，Ag：5％，Ge：0.08％，Zn：余量。

优选地，所述Cu：59％，Sn：2.0％，Ag：3.0％，Ge：0.06％，Zn：余量。

优选地，所述Cu：59％，Sn：1.5％，In：3.0％，Ge：0.15％，Zn：余量。

上述钎料合金可通过常规的钎料合金熔炼方法获得，并可按常规的钎料加工方法加工成不同规格的丝材、带材。

本发明的钎料合金与现有技术相比具有如下优点：

1)在钎焊钢时，钢/钎料界面不会形成金属间化合物，界面可得到和银钎料相同的α-Cu固溶体界面组织，从而提高钎焊接头的可靠性。

2)和现有的黄铜钎料比较，由于熔化温度较低，可取代银钎料用于钢/铜接头的钎焊。

3)本发明所述的黄铜钎料由于含Ag量较低，因此成本较低。

本发明中各组份的作用及含量限定的原理如下(含量均以质量百分比计)：

Cu和Zn：为保证钎料合金组织为α-Cu固溶体；钎料有良好的加工性能，根据Cu-Zn二元相图，Cu和Zn的比例应限定在Cu∶Zn在58-60％∶42％-40％范围内。

Sn：在Cu-Zn合金中添加Sn，可降低钎料合金的熔化温度，增加润湿性。但Sn在Cu和Zn中的固溶度非常小，因此加入的Sn会和Cu形成金属间化合物，使钎料变脆，优选为1.0-2.0％。

Ag和In：可降低钎料合金的熔化温度；改善润湿性，同时改善钎料的力学性能。从材料成本及钎焊接头综合性能考虑，优选为Ag：2.0-5.0％和/或In：1.0-3.0％。