本技术公开了一种无镉低银钎料。所述钎料按质量百分数配比由6.0%~8.0%的Ag、39.0%~43.0%的Zn、13.0%~14.5%的Sn、0.05%~0.1%的In、0.05%~0.1%的Ga、2.5%~3.5%的Ni、0.005%~0.01%的Be、0.0001%~0.0005%纳米碲化镉和余量为Cu组成。本发明的钎料固相线温度≤680℃,液相线温度≤745℃。配合市售FB102钎剂,钎焊紫铜‑Q235钢、紫铜‑黄铜、黄铜‑不锈钢时,钎焊接头抗剪强度优于现有BAg12CuZn(Si)钎料以及BAg5CuZn(Si)钎料。
背景技术
现有文献如GB/T 10046-2018《银钎料》中推荐的BAg20CuZn(Si)钎料,其熔化温度范围为固相线690℃,液相线810℃,是市场上较受钎料用户欢迎、性价比较高的银钎料之一。但是,其20%±1%的Ag含量,在贵金属银的价格不断上涨、银钎料用户面临激烈竞争、要求材料成本不断降低以提高产品竞争力的情况下,研发具有更低银含量且钎料具有更优性能的无镉低银银钎料一直是相关制造业的技术人员面临的热点课题。
研究发现,GB/T 10046-2018《银钎料》中银含量较低的BAg5CuZn(Si)钎料,其熔化温度范围分别为固相线820℃,液相线870℃;BAg12CuZn(Si)钎料其熔化温度范围分别为固相线800℃,液相线830℃。上述两种低银钎料给用户提供了降低成本的选择,但是,钎料的固相线、液相线温度均高于800℃,容易造成铜及铜合金的“过烧”、“软化”,因此不利于铜及铜合金结构的钎焊。
发明人通过文献检索发现,在已公开的中国专利文献中,有关新型低银钎料的技术信息略以例举,如文献CN 115533365A报道了一种无镉低银钎料,按质量百分数配比为8.0%~10.0%的Ag、38.0%~42.0%的Zn、6.0%~10.0%的Sn、1.5%~2.5%的In、1.5%~2.5%的Ga、1.5%~2.5%的Ni、0.0001%~0.0005%纳米HfC、0.0001%~0.0005%纳米ZrC和余量为Cu,该钎料固相线温度≤700℃,液相线温度≤750℃。文献CN 116871736A报道了一种无镉低银钎料及其制备方法,所述无镉低银钎料是由4.0%~5.0%的Ag、40.0%~45.0%的Zn、11.0%~13.0%的Sn、0.5%~1.5%的In、0.5%~1.5%的Ga、0.5%~1.5%的Ni、0.01%~0.05%纳米CeO2
、0.01%~0.05%纳米Y2
O3
和余量为Cu,该钎料固相线温度≤735℃,液相线温度≤780℃。上述两种低银钎料的Ag含量均小于等于10%,但是均添加了较高含量的In、Ga元素,成本仍然偏高。
大量的研究指出,降低无镉银钎料熔化温度(如固相线温度、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℃)、Ga(熔点29.76℃)、Li(熔点180.5℃)以及能降低钎料熔点的合金元素Ni等。由于In、Ga、Li属于“稀有元素”,全世界的年产量亦很有限,In、Ga的价格与白银相当或高于白银;由于新能源汽车的高速发展,近年来Li的价格也疯狂上涨至300万元/吨(3000元/kg),远远高于Cu(约为80元/kg),因此,当In、Ga添加量高于1.5wt.%时,批量生产应用的价值则会大大降低;Sn元素价格相对Ag来说不算高且储量较为丰富,但是,大量添加Sn时,由于易形成硬而脆的金属间化合物Cu6
Sn5
,造成银钎料“加工困难”。据文献报道,已知的高锡钎料除了在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%,仅有个别型号如BAg56CuZnSn中Sn的添加量为4.5%~5.5%(参见GB/T10046-2018《银钎料》第4页表1(续))。
虽然文献CN 115533365A报道其Sn的添加量可高达10.0%,得到的无镉低银钎料的固相线温度≤700℃,液相线温度≤750℃;文献CN 116871736A报道其Sn的添加量可高达11.0%~13.0%,它的固相线温度≤735℃,液相线温度≤780℃,已经接近甚至优于BAg20CuZn(Si)钎料的熔化温度,基本满足铜及铜合金结构的钎焊需求。
但是,由于上述无镉低银钎料均添加了较高含量的In、Ga元素,除了成本偏高因素外,还因为In、Ga属于“稀有金属”,无论是地球上的储量还是全世界的年产量均很少,不适合大量使用。因此,如何使用储量丰富的Sn元素替代In、Ga,将In、Ga元素作为“微量元素”添加并达到降低新钎料的熔化温度且提高钎料钎缝强度的目的,仍需进行大量的探索与研究。
实现思路