[发明专利]一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料

说明书

本发明是一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料。本发明的任务是提供一种Cd含量低、钎料液相线温度接近BAg25CuZn钎料，且具有良好润湿、铺展性能以及钎焊接头力学性能的银钎料。本发明是通过如下技术方案实现的：一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料，该低镉银钎料的各组分的质量百分比为：13.5～16.0wt.％的Ag，45.0～49.0wt.％的Cu，0.05～0.13wt.％的Cd，0.001～0.005wt.％的In，0.001～0.005wt.％的Ga，0.001～0.005wt.％的Sn，0.001～0.005wt.％的RE，余量为Zn，其中，所述的RE为Pr和Nd中的一种或二种。

技术领域

本发明属于金属材料类的钎焊材料技术领域，具体涉及一种含稀土元素的低熔点低镉银钎料。

背景技术

在已公开的文献GB/T 10046-2008《银钎料》中推荐的BAg25CuZn钎料，其熔化温度范围为固相线700℃，液相线790℃，其熔化温度范围虽然不如BAg45CuZn钎料(固相线665℃，液相线745℃)的低，但是仍然是非常受钎料用户钟爱的钎料之一。但是，由于RoHS指令2.0版本的实施、由中国工业和信息化部部务会议审议通过，联合发展改革委、科技部、财政部、环境保护部、商务部、海关总署、质检总局等八部门同意,被称为中国RoHS2.0的《电器电子产品有害物质限制使用管理办法》，也已于2016年1月6日发布，2016年7月1日正式实施。上述法规延续了对Cd元素使用的限制，作为BAg25CuZnCd钎料的替代品，BAg25CuZn钎料，由于其化学成分中的主要元素为Ag、Cu、Zn，且Ag含量为24.0％～26.0％，因此其熔化温度范围为固相线700℃，液相线790℃；虽然添加了1.5％～2.5％的Sn元素的BAg25CuZnSn钎料，其熔化温度范围降低至固相线680℃，液相线760℃，仍然大大高于BAg25CuZnCd钎料的固相线607℃、液相线682℃的熔化温度范围。但Ag含量为24.0％～26.0％的BAg25CuZn、BAg25CuZnSn钎料，其成本仍然偏高，如何降低Ag含量、并使钎料熔化温度范围接近BAg25CuZn钎料，即固相线温度接近700℃，液相线温度接近790℃、且润湿铺展性能与钎缝力学性能接近BAg25CuZn钎料，以满足工业4.0时代钎焊接头对低成本、高性能、高效率的要求，是一个亟待解决的课题。

在已公开的中国专利文献中虽然见诸有新型低银钎料的技术信息，如CN201310308083.6推荐的“一种连接黄铜和不锈钢的银钎料”，其Ag含量在18～22wt.％范围，固相线温度在640～690℃，液相线温度在770～800℃；CN200910097817.4提供的“含锂和铌的无镉银钎料及其生产方法”，其固相线温度在725℃～735℃，液相线温度在760℃～770℃；CN201610500401.2推荐的“一种含锰、锡的无镉低银钎料及其制备方法”，其Ag含量在13～19wt.％范围，固相线温度在685℃，液相线温度在765℃等等。此外，已有无镉银钎料能够降低熔化温度(或称固相线温度、液相线温度)的共同特点是添加至少一种或多种低熔点元素如Sn(熔点231.9℃)、In(熔点156.6℃)、Li(熔点180.5℃)以及能降低钎料熔点的Ni元素等。由于In、Li属于“稀有元素”，全世界的年产量亦很有限，In的价格与白银相当或高于白银，Li的价格约在800-1000元/kg，远远高于Cu(约为35-40元/kg)。因此，不具备大批量应用的价值；Sn元素价格不高且储量丰富，但是，大量添加，由于易形成硬而脆的金属间化合物Cu₆Sn₅，造成银钎料“加工困难”，除了在BAg60CuSn钎料中Sn的添加量可以达到9.5％～10.5％外，在Ag-Cu-Zn-Sn系列钎料中一般添加量均在1.5％～2.5％，个别如BAg56CuZnSn中Sn的添加量为4.5％～5.5％(参见GB/T 10046-2008《银钎料》表2)。

至今，在主成份为Ag、Cu、Zn元素(不含磷元素)，归类为GB/T 10046-2008的银钎料中，Li、In、Sn元素含量低于0.15％的所有银钎料，均未见润湿铺展性能、钎缝力学性能、固相及液相线温度等综合性能能够接近BAg25CuZn钎料的低银钎料的报道。