《一種高錫銀基焊條》是鄭州機械研究所於2013年9月26日申請的專利，該專利公布號為CN103480988A，公布日為2014年1月1日，發明人是龍偉民、張冠星、裴夤崟、鐘素娟、張強等。該發明涉及高錫銀釺料，尤其是涉及一種適用於釺焊電器電子等不承受衝擊和彎曲工件用的高錫銀基焊條，該發明還涉及該焊條的製備方法。
《一種高錫銀基焊條》是由原料銀：24～61%，銅：20～41%，鋅：12～35%，錫：6～12%配製而成。製備時，首先將原料銅與錫按比例霧化成合金粉末；再將銅熔化，溫度達到一定時加入銀，充分熔合後用複合鹽覆蓋；然後將金屬溶液降溫，加入鋅繼續熔合；待鋅充分熔合後，將金屬溶液靜止、澆注成鑄錠；將鑄錠粗車後入電阻爐勻化退火，擠壓成3.5毫米的板帶；線上退火後多道次小變比軋制為0.2毫米厚的薄帶；然後與霧化的合金粉末通過藥芯焊絲機組合成、拉拔、切斷，得到直徑1.0~2.5毫米的成品焊條。該發明的優點在於製備方法操作簡便、穩定性好且成本較低，解決了高錫銀基釺料難以加工成焊條的問題。
2018年8月，《一種高錫銀基焊條》獲得第一屆河南省專利獎三等獎。
（概述圖為《一種高錫銀基焊條》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種高錫銀基焊條
- 公布號：CN103480988A
- 公布日：2014年1月1日
- 申請號：2013104439973
- 申請日：2013年9月26日
- 申請人：鄭州機械研究所
- 地址：河南省鄭州市高新區楓楊街10號
- 發明人：龍偉民、張冠星、裴夤崟、鐘素娟、張強、馬佳、樊江磊、鮑麗、王洋、趙建昌、黃小勇
- 專利代理機構：鄭州異開專利事務所
- 代理人：王霞
- 分類號：B23K35/40(2006.01)I、B23K35/40
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
含鎘（Cd）的銀釺料是所有銀釺料中工藝性最好，強度、加工性能均比較理想的釺料，由於鎘為有毒元素，極易揮發，鎘蒸氣屬於有毒氣體，其氧化物也有毒，所以含鎘釺料的使用不僅危害焊接操作者的健康，也影響周邊的環境，其生產和使用對環境的污染已經成為一個全球性的問題。歐盟頒布的WEEE和RoHS兩個指令，規定含鎘的材料不允許在家電產品中使用，並且已於2006年7月1日起實施。根據中國信息產業部等七部委2006年第39號部令要求，在家電等行業全面禁止使用含鎘等6種有害物質。中國政府的相關法令已於2007年3月1日起實施。因此，必須研究開發不含鎘的替代釺料產品。2013年9月之前，用In（銦）和Sn（錫）取代釺料中所用的Cd元素，但In的價格比較昂貴，如果在取代Cd的同時又能取代部分銀的話，在有利於釺料性能和經濟性的條件下，可以選用In作為替代元素，但在大多數實際生產中，只能以Sn取代Cd。從2013年9月之前已有國標GB/T10046-2008釺料標準表1（見下表）看，由於釺料中含Ag量的不同，加Sn量可在1.5%～5.5%範圍內變動。
釺料牌號 | Ag | Cu | Zn | Cd | Sn | Si | 固相線 | 液相線 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ag25CuZnSn | 24-26 | 39-41 | 31-35 | 0.01 | 1.5-2.5 | 0.05 | 680 | 760 |
Ag30CuZnSn | 29-31 | 35-37 | 30-34 | 0.01 | 1.5-2.5 | 0.05 | 665 | 755 |
Ag34CuZnSn | 33-35 | 35-37 | 25.5-29.5 | 0.01 | 2.0-3.0 | 0.05 | 630 | 730 |
Ag38CuZnSn | 37-39 | 35-37 | 26-30 | 0.01 | 1.5-2.5 | 0.05 | 650 | 720 |
Ag40CuZnSn | 39-41 | 29-31 | 26-30 | 0.01 | 1.5-2.5 | 0.05 | 650 | 710 |
Ag45CuZnSn | 44-46 | 26-28 | 23.5-27.5 | 0.01 | 2.0-3.0 | 0.05 | 640 | 680 |
Ag55CuZnSn | 54-56 | 20-22 | 20-24 | 0.01 | 1.5-2.5 | 0.05 | 630 | 660 |
Ag56CuZnSn | 55-57 | 21-23 | 15-19 | 0.01 | 4.5-5.5 | 0.05 | 620 | 655 |
Ag60CuZnSn | 59-61 | 22-24 | 12-16 | 0.01 | .0-4.0 | 0.05 | 620 | 685 |
在釺料的使用過程中，為了進一步降低釺料的熔化溫度，提高釺料的潤濕性能，使其達到含Cd釺料的水平，需進一步提高錫含量，但高錫銀焊條的脆性將會引起釺料加工性能惡化，使高錫銀釺料無法做成焊條，滿足不了釺焊電器電子等工件的焊接需求。因此，開發一種錫含量在6%～12%並且可加工成焊條的高錫銀基釺焊條的製備方法，是釺料生產工藝過程中亟待解決的技術問題。
發明內容
專利目的
《一種高錫銀基焊條》的目的在於提供一種釺焊性能更好的高錫銀基焊條，該發明的另一目的是提供該高錫銀基焊條的製備方法。
技術方案
《一種高錫銀基焊條》所述的高錫銀基焊條，是由原料Ag、Cu、Zn、Sn按照下述重量百分配比製備而成：銀（Ag）：24～61%，銅（Cu）：20～41%，鋅（Zn）：12～35%，錫（Sn）：6～12%。
所述高錫銀基焊條的製備方法包括下述步驟：
第一步，將原料銅與錫按重量比20:80霧化成合金粉末備用；
第二步，將銅在中頻爐中熔化，溫度達到1150~1200℃時加入銀，充分熔合後用複合鹽覆蓋；然後將金屬溶液溫度降至850~1000℃，加入鋅繼續熔合；
第三步；待鋅充分熔合後，將金屬溶液靜止30~60分鐘後澆注成鑄錠；將鑄錠粗車去外皮後入電阻爐450~600℃均勻化退火4~8小時，然後將其擠壓成3.5毫米的板帶；
第四步，將上述板帶線上退火後多道次小變比軋制為0.2毫米厚的薄帶；
第五步，將第四步軋制的0.2毫米薄帶與第一步霧化的合金粉末通過藥芯焊絲機組合成、拉拔、切斷，得到直徑1.0~2.5毫米的成品焊條。
複合鹽由脫水硼砂與硼酐按7:3重量比配製而成。
改善效果
《一種高錫銀基焊條》的優點在於製備方法操作簡便、穩定性好且成本較低，解決了高錫銀基釺料難以加工成焊條的問題，成品焊條中錫含量得以進一步提高，焊接加工時焊條可達到含鎘（Cd）釺料的水平，滿足了焊接生產工藝要求。
附圖說明
圖1是《一種高錫銀基焊條》製備方法中所用的藥芯焊絲機組的結構示意圖。
權利要求
1.《一種高錫銀基焊條》其特徵在於是由原料銀、銅、鋅、錫按照下述重量百分配比製備而成：銀24～61%，銅20～41%，鋅12～35%，錫6～12%。
2.根據權利要求1所述的高錫銀基焊條的製備方法，其特徵在於包括下述步驟：
第一步，將原料銅與錫按重量比20:80霧化成合金粉末備用；
第二步，將銅在中頻爐中熔化，溫度達到1150~1200℃時加入銀，充分熔合後用複合鹽覆蓋；然後將金屬溶液溫度降至850~1000℃，加入鋅繼續熔合；
第三步；待鋅充分熔合後，將金屬溶液靜止30~60分鐘後澆注成鑄錠；將鑄錠粗車去外皮後入電阻爐450~600℃均勻化退火4~8小時，然後將其擠壓成3.5毫米的板帶；
第四步，將上述板帶線上退火後多道次小變比軋制為0.2毫米厚的薄帶；
第五步，將第四步軋制的0.2毫米薄帶與第一步霧化的合金粉末通過藥芯焊絲機組合成、拉拔、切斷，得到直徑1.0~2.5毫米的成品焊條。
3.根據權利要求2所述的高錫銀基焊條的製備方法，其特徵在於：所述複合鹽由脫水硼砂與硼酐按7:3重量比配製而成。
實施方式
- 實施例1：製備Ag29Cu35Zn30Sn6焊條
第一步，將熔點較低的錫（Sn）與銅（Cu）按重量比Cu20、Sn80之比例霧化成合金粉末備用；
第二步，按銀（Ag）：31.5%、銅（Cu）：35.9%、鋅（Zn）：32.6%之百分配比熔煉合金鑄錠：
1、將銅在中頻爐內熔化，溫度達到1150~1200℃時加入銀，充分熔合後用脫水硼砂與硼酐按7:3重量比配製的複合鹽覆蓋；將金屬液溫度降低到950~1000℃，加入鋅；
2、待鋅充分熔合後，將金屬溶液靜止30~60分鐘後澆注成外徑90毫米的鑄錠；
第三步，將鑄錠粗車扒去外皮後在450~600℃箱式電阻爐中進行均勻化退火4~8小時，用臥式擠壓機等溫擠壓成3.5毫米厚的釺料板帶；
第四步，將3.5毫米厚的釺料板帶經線上退火多道次小變比軋制為0.2毫米厚的釺料薄帶；
第五步，將0.2毫米厚的釺料薄帶與第一步霧化的合金粉末通過藥芯焊絲機組合成、拉拔、切斷，製備成直徑1.0~2.5毫米的焊條：
所用的藥芯焊絲機組如圖1所示：包括薄帶放線機1、第一平輥機組2.1、第一立輥機組3.1、第二平輥機組2.2、第二立輥機組3.2、送粉器4、第三立輥機組3.3、第三平輥機組2.3、拉絲機組5和校直切斷機組6。軋製成0.2毫米的銀釺料薄帶自薄帶放線機1出來後，依次經過第一平輥機組2.1、第一立輥機組3.1、第二平輥機組2.2、第二立輥機組3.2被軋製成U型，通過送粉器4向U型銀釺料薄帶槽內加入第一步製備的銅錫合金粉末（送粉器4上設有流速控制器，用於控制加入銅錫合金粉末的量），再經過第三立輥機組3.3、第三平輥機組2.3將其合成為O型（銅錫合金粉末被包覆在銀釺料薄帶內）；然後經過拉絲機組5進行多道次拉拔到直徑1.0~2.5毫米（拉絲機組5內設有加熱裝置，能進行線上退火，最後道次拉拔的退火溫度為400~430℃，前期道次的退火溫度為350~400℃）；最後進入校直切斷機組6，切成所需尺寸的焊條成品。
- 實施例2：製備Ag44Cu26Zn23Sn7焊條
第一步，同實施例1；
第二步，按按銀（Ag）：48.2%、銅（Cu）：26.6%、鋅（Zn）：25.2%之百分配比熔煉合金鑄錠：
1、將銅在中頻爐內熔化，溫度達到1150~1200℃時加入銀，充分熔合後用脫水硼砂與硼酐按7:3重量比配製的複合鹽覆蓋；將金屬液溫度降低到950~1000℃，加入鋅；
2、待鋅充分熔合後，將金屬溶液靜止30~60分鐘後澆注成外徑90毫米的鑄錠；
第三步至第五步與實施例1同。
- 實施例3：製備Ag55Cu21Zn16Sn8焊條
第一步，同實施例1；
第二步，按銀（Ag）：61.1%、銅（Cu）：21.2%、鋅（Zn）：17.8%之百分配比熔煉合金鑄錠：
1、將銅在中頻爐內熔化，溫度達到1150~1200℃時加入銀，充分熔合後用脫水硼砂與硼酐按7:3重量比配製的複合鹽覆蓋；將金屬液溫度降低到950~1000℃，加入鋅；
2、待鋅充分熔合後，將金屬溶液靜止30~60分鐘後澆注成外徑90毫米的鑄錠；
第三步至第五步與實施例1同。
- 實施例4：製備Ag55Cu20Zn16Sn9焊條
第一步，同實施例1；
第二步，按按銀（Ag）：62.0%、銅（Cu）：20.0%、鋅（Zn）：18.0%之百分配比熔煉合金鑄錠：
1、將銅在中頻爐內熔化，溫度達到1150~1200℃時加入銀，充分熔合後用脫水硼砂與硼酐按7:3重量比配製的複合鹽覆蓋；將金屬液溫度降低到950~1000℃，加入鋅；
2、待鋅充分熔合後，將金屬溶液靜止30~60分鐘後澆注成外徑90毫米的鑄錠；
第三步至第五步與實施例1同。
- 實施例5：製備Ag54Cu20Zn16Sn10焊條
第一步，同實施例1；
第二步，按按銀（Ag）：61.8%、銅（Cu）：20.0%、鋅（Zn）：18.2%之百分配比熔煉合金鑄錠：
1、將銅在中頻爐內熔化，溫度達到1150~1200℃時加入銀，充分熔合後用脫水硼砂與硼酐按7:3重量比配製的複合鹽覆蓋；將金屬液溫度降低到950~1000℃，加入鋅；
2、待鋅充分熔合後，將金屬溶液靜止30~60分鐘後澆注成外徑90毫米的鑄錠；
第三步至第五步與實施例1同。
榮譽表彰
2018年8月，《一種高錫銀基焊條》獲得第一屆河南省專利獎三等獎。
