本發(fā)明涉及金屬材料類及冶金領(lǐng)域，具體涉及一種含in、li、zr和la的低銀釬料及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)外嚴(yán)格限制含有有害元素鎘的釬料在工業(yè)中的使用，特別是家電行業(yè)，工業(yè)中開始廣泛采用含銀較高的銀釬料作為替代。隨著生活水平的日益提高，以空調(diào)、冰箱等為代表的制冷電器需求量越來越大，用于壓縮機(jī)和制冷管路的銀釬焊材料需求量也越來越大。目前，制冷等行業(yè)中銅與銅合金、銅與邦迪管等異種材料釬焊一般都采用含銀量比較高的釬料，比如：含銀20％的bcu75pag和含銀25％的bag25cuznsn釬料。
再如，公開號(hào)為cn106216878a的發(fā)明專利公開了一種無鎘銀釬料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比分別配比為：銀(ag)占無鎘銀釬料總質(zhì)量的33％—35％，銅(cu)占無鎘銀釬料總質(zhì)量的34％—36％，鋅(zn)占無鎘銀釬料總質(zhì)量的23％-27％，錫(sn)占無鎘銀釬料總質(zhì)量的0.25％-0.5％，鎳(ni)占無鎘銀釬料總質(zhì)量的0.2％-1％，錳(mn)占無鎘銀釬料總質(zhì)量的0.5％-1.5％。
雖然上述的技術(shù)方案其本身沒有采用有害元素鎘(cd)，使銀釬料符合了歐盟rohs指令的要求，同時(shí)又具備了接頭韌性強(qiáng)，融化范圍適中，潤濕性和填充性好等優(yōu)點(diǎn)。但是銀的用量占到了三分之一，銀為貴金屬，是國家重要的戰(zhàn)略金屬，大量高銀釬料的使用，不僅提高了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，而且導(dǎo)致白銀消耗量的急劇增大，國家資源難免浪費(fèi)，無法得到合理利用，因此研究開發(fā)一種含有量較低，但熔點(diǎn)低，潤濕性好，可廣泛替代高銀釬料的磷銅釬料，具有重要的實(shí)際工業(yè)應(yīng)用意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種含銀量低，熔點(diǎn)低，潤濕性好，強(qiáng)度高，釬焊性能好，可替代含銀20％的bcu75pag和含銀25％的bag25cuznsn的低銀釬料。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：
3％-5％的ag，
6％-8％的p，
0.05％-2.5％的in，
0.05％-2.5％的li，
0.005％-0.1％的zr，
0.005％-0.1％的la，
余量為cu。
一方面，本發(fā)明添加合金元素in、li，可顯著降低釬料的起始熔化溫度，并提高釬料的潤濕性能和鋪展性能。另一方面，合金元素zr，能夠改變和細(xì)化釬料合金的組織，并起到孕育劑的作用，增加釬料的強(qiáng)度、韌性，提高了釬料的釬焊工藝性能，但zr的含量不能過高，zr的含量超過1.5％，會(huì)使釬料合金的熔化溫度升高、硬度增加，導(dǎo)致不利于釬料的進(jìn)一步加工成型。再一方面，本發(fā)明添加稀土元素la，能夠降低釬料的熔化溫度，提高釬料的活性，從而提高釬料的潤濕性能和鋪展性能，同時(shí)，稀土元素la的添加能夠抑制cu3p脆性化合物相的過多生成，能夠提升銅磷合金釬料的塑性和加工性能。
進(jìn)一步的，含in、li、zr和la的低銀釬料的原料組成及其重量百分比含量為：
3.5％-4.5％的ag，
6.5％-7.5％的p，
0.1％-0.25％的in，
0.1％-0.25％的li，
0.005％-0.1％的zr，
0.005％-0.1％的la，
余量為cu。
進(jìn)一步的，含in、li、zr和la的低銀釬料的原料組成及其重量百分比含量為：
4％的ag，
7.5％的p，
0.25％的in，
0.25％的li，
0.01％的zr，
0.01％的la，
余量為cu。
本發(fā)明還相應(yīng)的公開了上述的含in、li、zr和la的低銀釬料的一種制備方法，包括如下步驟：將銀錠、電解銅、金屬in、金屬zr以及稀土la按配比作為原料，采用冶煉、澆筑或水平連鑄方式得到鑄棒，然后通過擠壓、拉拔，即得到絲材，再將絲材加工成所需形狀的焊料。
本發(fā)明還相應(yīng)的公開了上述的含in、li、zr和la的低銀釬料的另一種制備方法，包括如下步驟：將金屬in，金屬li，金屬zr，分別預(yù)煉成合金，然后加入磷銅合金中冶煉、澆筑，再通過擠壓、拉拔即得到絲材，再將絲材加工成所需形狀的焊料。
進(jìn)一步的，在上述兩種制備方法中，所述焊料為焊條、焊絲、焊環(huán)、薄帶或焊片中的至少一種。
在上述制備方法的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述的低銀釬料通過加入釬劑，制備為藥芯釬料。
本發(fā)明還相應(yīng)的公開了上述的含in、li、zr和la的低銀釬料用于銅與銅合金、銅與邦迪管釬焊的用途。具體的，所述的邦迪管為鍍鎳邦迪管或鍍鋅邦迪管；釬焊的方式為火焰釬焊、爐中釬焊或高頻感應(yīng)釬焊。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：
1、貴金屬白銀含量大幅減少，比含銀20％的bcu75pag和含銀25％的bag25cuznsn釬料等銀釬料減少白銀含量15％以上，大大降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了貴金屬白銀的用量；
2、本發(fā)明的熔化溫度為625℃-705℃，明顯低于部分銀釬料和常用的銅磷釬料，釬焊時(shí)可降低釬焊溫度，防止母材的過熱或過燒；
3、本發(fā)明的釬料塑性好，加工制備方便，容易大批量生產(chǎn)，可加工成各種規(guī)格、尺寸的焊條、焊絲、焊環(huán)、薄帶、焊片等，也可通過加入釬劑，獲得藥芯釬料；
4、釬料的抗拉強(qiáng)度可達(dá)535-585mpa；釬焊銅接頭其抗拉強(qiáng)度為250-300mpa，抗剪強(qiáng)度為170-210mpa，可廣泛應(yīng)用于制冷、機(jī)械、機(jī)電、電器、壓縮機(jī)等行業(yè)的電阻釬焊、火焰釬焊以及高頻感應(yīng)釬焊。
具體實(shí)施方式
下面，通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：3％ag，6％p，0.05％in，0.05％li，0.005％的zr，0.005％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為705℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：540mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：255mpa，抗剪強(qiáng)度為：180mpa。
實(shí)施例2
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：3％ag，6.5％p，0.1％in，0.1％li，0.005％的zr，0.005％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為695℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：545mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：250mpa，抗剪強(qiáng)度為：185mpa。
實(shí)施例3
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：3％ag，6.5％p，0.05％in，0.05％li，0.005％的zr，0.005％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為690℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：548mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：266mpa，抗剪強(qiáng)度為：188mpa。
實(shí)施例4
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：3.5％ag，7％p，0.05％in，0.05％li，0.005％的zr，0.005％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為688℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：550mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：270mpa，抗剪強(qiáng)度為：195mpa。
實(shí)施例5
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：3.5％ag，7％p，0.25％in，0.25％li，0.005％的zr，0.005％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為646℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：535mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：250mpa，抗剪強(qiáng)度為：170mpa。
實(shí)施例6
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：3.5％ag，7.5％p，0.05％in，0.1％li，0.01％的zr，0.01％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為677℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：555mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：275mpa，抗剪強(qiáng)度為：198mpa。
實(shí)施例7
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：4％ag，7.5％p，0.1％in，0.1％li，0.01％的zr，0.01％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為671℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：560mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：281mpa，抗剪強(qiáng)度為：201mpa。
實(shí)施例8
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：4％ag，7.5％p，0.25％in，0.25％li，0.01％的zr，0.01％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為625℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：545mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：264mpa，抗剪強(qiáng)度為：183mpa。
實(shí)施例9
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：4％ag，8％p，0.1％in，0.1％li，0.01％的zr，0.01％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為667℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：566mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：288mpa，抗剪強(qiáng)度為：204mpa。
實(shí)施例10
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：4％ag，8％p，0.15％in，0.15％li，0.005％的zr，0.005％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為664℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：568mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：298mpa，抗剪強(qiáng)度為：208mpa。
實(shí)施例11
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：4％ag，8％p，0.2％in，0.2％li，0.005％的zr，0.005％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為650℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：570mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：300mpa，抗剪強(qiáng)度為：210mpa。
實(shí)施例12
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：4.5％ag，8％p，0.15％in，0.15％li，0.005％的zr，0.005％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為655℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：575mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：296mpa，抗剪強(qiáng)度為：206mpa。
實(shí)施例13
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：4.5％ag，8％p，0.15％in，0.15％li，0.01％的zr，0.01％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為645℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：570mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：294mpa，抗剪強(qiáng)度為：204mpa。
實(shí)施例14
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：5％ag，8％p，0.15％in，0.15％li，0.01％的zr，0.01％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為650℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：578mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：294mpa，抗剪強(qiáng)度為：204mpa。
實(shí)施例15
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：5％ag，8％p，0.15％in，0.15％li，0.005％的zr，0.005％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為648℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：574mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：288mpa，抗剪強(qiáng)度為：197mpa。
實(shí)施例16
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：5％ag，8％p，0.25％in，0.25％li，0.005％的zr，0.005％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為625℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：563mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：268mpa，抗剪強(qiáng)度為：178mpa。
實(shí)施例17
一種含in、li、zr和la的低銀釬料，其原料組成及其重量百分比含量為：5％ag，8％p，0.25％in，0.25％li，0.005％的zr，0.005％的la，余量為cu。
上述成分配比得到的“一種含in、li、zr和la的低銀釬料”，熔化溫度為625℃，釬料抗拉強(qiáng)度為：563mpa，釬焊銅接頭的抗拉強(qiáng)度為：268mpa，抗剪強(qiáng)度為：178mpa。
本發(fā)明的配方設(shè)計(jì)合理，生產(chǎn)成本低，性價(jià)比，釬料熔化溫度合適，潤濕性、流動(dòng)性好，釬焊接頭表面光潔，機(jī)械強(qiáng)度高，釬焊工藝性能優(yōu)良，質(zhì)量穩(wěn)定，一致性好，各項(xiàng)釬焊性能指標(biāo)與含銀20％的bcu75pag和含銀25％的bag25cuznsn釬料相當(dāng)。
需要說明的是，該專利文件中出現(xiàn)的各種金屬元素均以元素符號(hào)代之，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將其理解為相對(duì)應(yīng)的金屬元素，不應(yīng)做其他解釋。為將解釋方向固定，將各個(gè)元素符號(hào)對(duì)應(yīng)的金屬名字列舉如下：ag(銀)，p(磷)，in(銦)，li(鋰)，zr(銦)，la(鑭)，cu(銅)。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。