一種高強韌無鎘銀釺料及其製備方法:專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果

《一種高強韌無鎘銀釺料及其製備方法》是鄭州機械研究所於2009年10月14日申請的發明專利，該專利的申請號為2009101724156，公布號為CN101693325A，公布日為2010年4月14日，發明人是龍偉民、程亞芳、鐘素娟、於新泉、朱坤、潘建軍、裴夤崟、楊繼東、黃成志。

《一種高強韌無鎘銀釺料及其製備方法》所述釺料包括下述重量百分比的原料：銀Ag：22～58％；銅Cu：15～35％；鋅Zn：13～38％；錳Mn：4～8％；鎳Ni：1.5～5％；鈷Co：0.8～3％；硼B：0.01～0.45％；釩V：0～1.5％；鈮Nb：0～1.5％；鈰Ce：0.005～0.9％；鑭La：0.005～0.9％；鍶Sr：0～0.5％。其製備方法為：將高熔點金屬與部分銅熔煉成中間合金A，將易氧化金屬與部分銅在真空爐中熔煉成中間合金B，將銀與其餘部分銅在中頻爐中熔化後加入中間合金A，再加入金屬錳、鋅，充分融合後加入中間合金B，再次充分融合併靜置60分鐘，澆鑄形成銀合金鑄錠；合金鑄錠均勻化退火、扒皮；用等溫擠壓法將合金擠壓成帶狀或棒狀；之後再軋製成薄帶或拉拔減徑成細絲。

2014年11月6日，《一種高強韌無鎘銀釺料及其製備方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。

基本介紹

中文名：一種高強韌無鎘銀釺料及其製備方法
公布號：CN101693325A
公布日：2010年4月14日
申請號：2009101724156
申請日：2009年10月14日
申請人：鄭州機械研究所
地址：河南省鄭州市鄭州高新技術產業開發區楓楊街10號
發明人：龍偉民、程亞芳、鐘素娟、於新泉、朱坤、潘建軍、裴夤崟、楊繼東、黃成志
分類號：B23K35/24（2006.01）I、B23K35/30（2006.01）I、B23K35/40（2006.01）I、C22C1/03（2006.01）I
代理機構：鄭州中民專利代理有限公司
類別：發明專利
代理人：郭中民

專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

金剛石複合片（PDC）和立方氮化硼複合片（PCBN）在工業生產和社會生活中的套用日益廣泛，由於其硬度高、耐磨性好、導熱性和耐磨損性優良，PDC和PCBN在現代工業材料中的重要作用不可替代。在石油鑽探、地質勘查、煤炭採掘、機械加工、汽車製備、水泥生產、鋁合金加工、電子晶片、橡膠塑膠工程、生活用品等方面，為了降低成本、提高功效、增強安全，PDC和PCBN超硬材料取得了可喜的成就。

PDC和PCBN的廣泛套用很大程度上依賴於釺焊技術的發展。PDC和PCBN的焊接比較困難，難以焊接在一定程度上限制了PDC和PCBN的套用。PDC和PCBN的焊接一般採用釺焊工藝，極個別的採用雷射釺焊工藝。PDC和PCBN釺焊中存在的主要問題是由於PDC和PCBN的高耐磨性、超長壽命和中低溫釺焊高溫使用帶來的一系列矛盾。PDC和PCBN難以潤濕，釺焊時又必須保持相對低溫，焊縫必須具有高溫高強度、高溫高韌度和很好的抗疲勞性能，釺縫釺著率高、釺縫內部不得有夾雜和氣孔、釺縫表面不得起皺皮、帶砂眼等缺陷。

為了提高釺縫的高溫強度、高溫韌度和抗疲勞性能，採用含有大量鎳、錳元素的釺料是解決矛盾的關鍵。為解決這一難題全球頂級釺料製備公司開發了幾種典型的專用釺料。德國的Degussa公司開發的4900成分是Ag49Cu16Zn23Ni4.5Mn7.5，美國的Handy&Harman公司開發的Braze495的成分與之相近，美國的Harris公司生產的Safety-silv60T的成分是Ag60Cu29Ni3Mn6，國際有色金屬大鱷比利時Umicore公司主推的BAg24成分是Ag50Cu20Zn28Ni2，美國福星（Fusion）公司的主打產品1245的成分是Ag50Cu15.5Zn15.5Cd16Ni3。上述釺料全部是在銀銅鋅基礎上添加鎳錳鎘等。這些釺料有的可以解決釺縫強度問題但韌度和疲勞強度低，有的可以解決釺縫強度、韌度、疲勞問題但是釺焊溫度高，有的能全面解決強度、韌度、疲勞和釺焊溫度問題但是含有有害元素鎘。

發明內容

專利目的

《一種高強韌無鎘銀釺料及其製備方法》的目的正是針對上述2009年10月前已有技術中所存在的不足之處而提供一種既能全面解決PDC和PCBN焊接強度、韌度、疲勞和釺焊溫度問題，又不含有有害元素鎘的高強韌無鎘銀釺料及其製備方法。

技術方案

《一種高強韌無鎘銀釺料及其製備方法》的高強韌無鎘銀釺料包括下述重量百分比的原料：銀Ag：22～58％；銅Cu：15～35％；鋅Zn：13～38％；錳Mn：4～8％。；鎳Ni：1.5～5％；鈷Co：0.8～3％；硼B：0.01～0.45％；釩V：0～1.5％；鈮Nb：0～1.5％；鈰Ce：0.005～0.9％；鑭La：0.005～0.9％；鍶Sr：0～0.5％。

該發明的製備方法包括下述步驟：

a、將高熔點金屬鎳Ni、鈷Co、釩V、鈮Nb分別與銅Cu熔煉成中間合金A1、A2、A3、A4；所述中間合金A1是由重量比的Cu50:Ni50組成；所述中間合金A2是由重量比的Cu70:Co30組成；所述中間合金A3是由重量比的Cu97:V3組成；所述中間合金A4是由重量比的Cu98:Nb2組成；

b、將易氧化金屬硼B、鈰Ce和鑭La、鍶Sr分別與銅Cu在真空爐中熔煉成中間合金B1、B2、B3；所述中間合金B1是由重量比的Cu86:B14組成；所述中間合金B2是由重量比的Cu80:La12+Ce8組成；所述中間合金B3是由重量比的Cu80:Sr20組成；

c、將銀與剩餘量的銅在中頻爐中熔化，溫度達到1350K～1500k後加入中間合金A1、A2、A3或A4中的任意一種或全部，充分融合後用脫水硼砂與硼酐的複合鹽覆蓋，將金屬液溫度降到1250K～1400K後再加入金屬錳、鋅，停止加熱，待金屬充分融合後金屬液溫度降到1150～1300K時，加入中間合金B1、B2、B3中的任意一種或全部；其中脫水硼砂與硼酐的重量比為7:3；

d、再次充分融合併靜置60分鐘，澆鑄形成銀合金鑄錠，澆鑄鑄錠時冷卻速率要大於100K/S；合金鑄錠在900K～1000K之間均勻化退火8小時，扒去外皮；在800K～873K之間，用等溫擠壓法將釺料擠壓成帶狀或棒狀；帶狀合金經過多次軋制製備成薄帶，軋制道次加工率在30～40％之間；棒狀合金經過軋制、拉拔減徑成細絲，拉拔道次加工率在8～10％之間。

該發明在Ag、Cu、Zn、Ni、Mn的合金系基礎上引入Co，Co對硬質合金的潤濕性是所有金屬中最優異的，而且Co的高溫強度下降極緩慢，釺料中很少加入主要是添加困難、製造技術難以突破，以前解決類似問題常選用Pd，但是Pd的價格太高，一般只用於軍工技術、航空航天領域或者核工業。而該發明所採用的製備方法可將Co成功的添加到Ag、Cu、Zn、Ni、Mn的合金系中，使獲得的釺料具有了高溫強度高、高溫韌度高、抗疲勞性能好的特徵。

為進一步提高高強韌無鎘銀釺料的高溫力學性能，釺料中添加了微量的V、Nb；為改善高強韌無鎘銀釺料的組織結構、細化其晶粒、淨化其晶界，達到提高疲勞強度的目的，釺料中還添加了B、Ce、La、Sr等微量元素。

有益效果

A、該發明的高強韌無鎘銀釺料用於釺焊PDC或者PCBN時，有操作方便、釺焊效率高、釺縫強度高、韌度高、疲勞性好、釺焊溫度低、環保性好等特點。把高強韌無鎘銀釺料製成窄帶用於自動感應釺焊時，可以提高生產效率。這種釺料用於釺焊PDC或者PCBN的綜合性能優於2009年10月前中國國內外各種釺料。

B、該發明的高強韌無鎘銀釺料也可以用於釺焊硬質合金，與同類型的銀釺料相比，釺料釺焊效率高、釺縫強度高、韌度高、疲勞性好、釺焊溫度低、環保性好。但與銅基釺料相比，釺焊成本較高，但是與銅基釺料相比其釺焊效率高的多，同時又有氣孔少、夾渣少、焊縫可靠性高的特點。

C、該發明的高強韌無鎘銀釺料也可以用於釺焊鋼或不鏽鋼，與同含量的銀釺料相比，釺料仍舊有釺焊效率高、釺縫強度高、韌度高、疲勞性好、釺焊溫度低、環保性好等顯著特點。但是這類釺料的釺焊成本較高，這主要是常規銀基釺料含有鎘，從而改善了釺焊工藝性。而鎘已經在全球的電工電器領域被禁用，隨著可持續發展和綠色製造被人們所重視，含鎘釺料將逐漸被大面積禁用。

權利要求

1.一種高強韌無鎘銀釺料，其特徵在於：所述釺料包括下述重量百分比的原料：銀Ag：22～58％；銅Cu：15～35％；鋅Zn：13～38％；錳Mn：4～8％；鎳Ni：1.5～5％；鈷Co：0.8～3％；硼B：0.01～0.45％；釩V：0～1.5％；鈮Nb：0～1.5％；鈰Ce：0.005～0.9％；鑭La：0.005～0.9％；鍶Sr：0～0.5％。

2.一種用於權利要求1所述釺料的製備方法，其特徵在於：所述製備方法包括下述步驟：

實施方式

實施例1

a、按重量百分比取：Ag：25％；Cu：32％；Zn：35％；Ni：2％；Co：1％；Mn：4.75％；B：0.01％；Nb：0.01％；V：0.01％；Ce：0.06％；La：0.09％；Sr：0.07％；

b、將高熔點金屬鎳Ni、鈷Co、釩V、鈮Nb分別與銅Cu熔煉成中間合金A1、A2、A3、A4；所述中間合金A1是由重量比的Cu50:Ni50組成；所述中間合金A2是由重量比的Cu70:Co30組成；所述中間合金A3是由重量比的Cu97:V3組成；所述中間合金A4是由重量比的Cu98:Nb2組成；

c、將易氧化金屬硼B、鈰Ce和鑭La、鍶Sr分別與銅Cu在真空爐中熔煉成中間合金B1、B2、B3；所述中間合金B1是由重量比的Cu86:B14組成；所述中間合金B2是由重量比的Cu80:La12+Ce8組成；所述中間合金B3是由重量比的Cu80:Sr20組成；

d、將銀與剩餘的銅在中頻爐中熔化，溫度達到1350K～1500k後加入中間合金A，充分融合後用脫水硼砂與硼酐的複合鹽覆蓋，將金屬液溫度降到1250K～1400K後再加入金屬錳Mn、鋅Zn，停止加熱，待金屬充分融合後金屬液溫度降到1150～1300K時，加入中間合金B；其中脫水硼砂與硼酐的重量比為7:3；

e、再次充分融合併靜置60分鐘，澆鑄形成銀合金鑄錠，澆鑄鑄錠時冷卻速率要大於100K/S；合金鑄錠在900K～1000K之間均勻化退火8小時，扒去外皮；在800K～873K之間，用等溫擠壓法將釺料擠壓成帶狀或棒狀；帶狀合金經過多次軋制製備成薄帶，軋制道次加工率在30～40％之間；棒狀合金經過軋制、拉拔減徑成細絲，拉拔道次加工率在8～10％之間。

在以下實施例（2-8）中除步驟a、b、c與實施例1有部分不同外，其餘步驟均與實施例1相同。

實施例2

a、按重量百分比取：Ag：30％；Cu：26％；Zn：34％；Ni：2％；Co：2％；Mn：5.8％；B：0.01％；V：0.01％；Sr：0.08％；Ce：0.04％；La：0.06％；

b、將高熔點金屬鎳Ni、鈷Co、釩V分別與銅Cu熔煉成中間合金A1、A2、A3；所述中間合金A1是由重量比的Cu50:Ni50組成；所述中間合金A2是由重量比的Cu70:Co30組成；所述中間合金A3是由重量比的Cu97:V3組成；

c、將易氧化金屬硼B、鈰Ce和鑭La、鍶Sr分別與銅Cu在真空爐中熔煉成中間合金B1、B2、B3；所述中間合金B1是由重量比的Cu86:B14組成；所述中間合金B2是由重量比的Cu80:La12+Ce8組成；所述中間合金B3是由重量比的Cu80:Sr20組成。

實施例3

按重量百分比取：Ag：35％；Cu：22％；Zn：32.5％；Ni：1.5％；Co：2％；Mn：6.74％；B：0.01％；Nb：0.01％；Ce：0.06％；La：0.09％；Sr：0.09％；

b、將高熔點金屬鎳Ni、鈷Co、鈮Nb與銅Cu熔煉成中間合金，將高熔點金屬鎳Ni、鈷Co、鈮Nb分別與銅Cu熔煉成中間合金A1、A2、A4；所述中間合金A1是由重量比的Cu50:Ni50組成；所述中間合金A2是由重量比的Cu70:Co30組成；所述中間合金A4是由重量比的Cu98:Nb2組成；

實施例4

a、按重量百分比取：Ag：40％；Cu：21％；Zn：31％；Ni：1％；Co：1％；Mn：5.7％；B：0.01％；V：0.04％；Ce；0.06％；La：0.09％；Sr：0.1％；

實施例5

a、按重量百分比取：Ag：45％；Cu：22％；Zn：23％；Ni：2％；Co：2％；Mn：5.70％；B：0.01％；Ce：0.06％；La：0.09％；Sr：0.14％；

b、將高熔點金屬鎳Ni、鈷Co分別與銅Cu熔煉成中間合金A1、A2；所述中間合金A1是由重量比的Cu50:Ni50組成；所述中間合金A2是由重量比的Cu70:Co30組成；

實施例6

a、按重量百分比取：Ag：49％；Cu：17％；Zn：23％；Ni：3％；Co：1.5％；Mn：6.35％；B：0.01％；Sr：0.14％；

b、將高熔點金屬鎳Ni、鈷Co分別與銅Cu熔煉成中間合金A1、A2；所述中間合金A1是由重量比的Cu50:Ni50組成；所述中間合金A2是由重量比的Cu70:Co30組成；

c、將易氧化金屬硼B、鍶Sr分別與銅Cu在真空爐中熔煉成中間合金B1、B3；所述中間合金B1是由重量比的Cu86:B14組成；所述中間合金B3是由重量比的Cu80:Sr20組成。

實施例7

a、按重量百分比取：Ag：50％；Cu：17％；Zn：22％；Ni：2.5％；Co：2％；Mn：6.34％；B：0.01％；V：0.05％；Ce：0.04％；La：0.06％；

c、將易氧化金屬硼B、鈰Ce和鑭La分別與銅Cu在真空爐中熔煉成中間合金B1、B2；所述中間合金B1是由重量比的Cu86:B14組成；所述中間合金B2是由重量比的Cu80:La12+Ce8組成。

實施例8

a、按重量百分比取：Ag：55％；Cu：21％；Zn：15％；Ni：2％；Co：2％；Mn：4.88％；B：0.02％；Ce：0.04％；La：0.06％；

b、將高熔點金屬鎳Ni、鈷Co分別與銅Cu熔煉成中間合金A1、A2；所述中間合金A1是由重量比的Cu50:Ni50組成；所述中間合金A2是由重量比的Cu70:Co30組成；

榮譽表彰

2014年11月6日，《一種高強韌無鎘銀釺料及其製備方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。

一種高強韌無鎘銀釺料及其製備方法

基本介紹

專利背景

發明內容

專利目的

技術方案

有益效果

權利要求

實施方式

榮譽表彰

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