技术领域
[0001] 本
发明涉及钎料技术领域，尤其涉及一种低银无镉钎料的制备方法。
背景技术
[0002] 近三十年来，随着
电子信息产业、家电、
汽车、军工和建筑装饰材料等行业的蓬勃发展，对钎料的需求越来越大，钎焊技术在这些新兴行业中扮演了重要的
角色。我国攻克了诸如Cu-P钎料加工困难的技术难关，研制成功了近百种新钎料、新钎剂。钎料
合金按合金系统可以分为
铜基、银基、
铝基、
锡铅基、金基、镍基、锰基等十多类，钎料合金的生产厂家在我国有200多家，生产品种近600种，年产量达3.5～4.0万吨。据不完全统计，仅家电制造国内每年需要消耗银钎料300吨，银基钎料具有良好的机械性能和工艺性能，它对绝大部分金属材料均具有很好的
润湿性，可用于钎接低
碳钢，低合金结构钢，高温镍基合金，铜及
铜合金等，然而，由于银是稀贵金属，价格昂贵，会给生产造成严重的负担。
[0003] 银常用于黑色金属和
黄铜有色金属之间钎焊的无镉钎料的制备，在一定的范围内熔点会随着银含量的变化而发生变化，通常钎料当中的银含量为A.W.S和GB标准中的25％的银含量和许多公司生产的18％的银钎料。当银含量在12％到25％之间，含银量越高，熔点越高，而银含量高于25％或者低于15％时，熔点会急剧的下降，无法满足钎料的基本要求，一般在一些
温度要不高的情况下会选择含银量为18％的钎料，而25％的含量的含银钎料通常会在一些温度较高的情况下使用，所以使用较为少，而含银量为18％的钎料的应用则较为普遍，为了进一步降低生产成本，提升企业的竞争
力以及满足市场的需要，开发一种与含银18％的银钎料性能相近而含银量更低的钎焊材料，具有重要的经济和现实意义。
发明内容
[0004] 本发明的目的是针对
现有技术中存在的上述问题，提供了一种含银量低、性能好的低银无镉钎料的制备方法。
[0005] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种低银无镉钎料的制备方法，包括以下步骤：a、将铜、银、锌作为主料，加入反应炉当中进行加热融化，并在融化的过程中加入
覆盖剂；在上述金属混合物处理过程当中加入包括有铈的第一预混物、包括有锡、铟、镓的第二预混物及铜-
硅中间合金反应，制得半成品；b、将半成品进行浇铸成型；c、将成型后的半成品进行切割、
拉拔制成钎料；其中，步骤a中的反应炉包括包括炉体和
炉盖，所述炉体内具有炉腔，所述炉体上下两端分别连通由进料管道和取料管道，所述炉体上端一侧连接有排气管，所述炉体的底端栓接有底座，所述底座的底端通过螺杆连接有支脚，所述炉体壁体上设有多个用于对炉腔加热的加热件，所述炉体内壁底部轴心处竖向设有导热轴。
[0006] 本发明通过添加物质来改变钎料的熔点，根据
合金元素对钎料
熔化特性、以及钎
焊接头力学性能的影响，并对钎焊接头的微观组织进行了观察和分析，通过差热分析，研究了合金元素对钎料固液
相变点和熔化温度区间的影响，表明钎料合金当中Sn、P含量的增加，钎料的熔点会随之降低，Sn的熔点为232℃，磷的熔点为44℃，沸点为280℃，着火点为40℃，通过采用锡作为熔点的改变组分之一，是因为在加热过程中，容易使磷挥发而导致磷含量的损失，同时磷本身的着火点较低，在制备的过程中，需要隔绝空气，添加保护气体，以免磷
接触到明火从而燃烧，所以此处采用锡作为熔点的降低的组分之一；本发明中的反应炉通过导热轴的设置，使得炉体内壁上的热量可通过导热轴传递至金属
流体的内部对金属流体进行加热，保证金属流体内外部受热均匀，多种金属之间的混合效果好。
[0007] 所述步骤a中的半成品的重量份比为(总量不超过100)，银6-12；锌32-38；铜42-58；锡1-3；铟1-3；镓1-3；硅0.1-0.4；铈0.02-0.2。
[0008] 所述低银无镉钎料在浇铸成型后通过
车床车去表面
氧化物，并进行切断，然后通过模筒
挤压成丝。
[0009] 还包括除尘部件，所述排气管的出气端连接于除尘部件上。
[0010] 所述除尘部件包括除尘箱，所述除尘箱内由上至下依次设有相连通的吸气管、吸尘盘和除尘管，所述除尘管下端与外界连通，所述除尘箱上设有与吸气管连通的吸气驱动件，所述吸气驱动件通过回气管将除尘后的气体导流至炉体内，所述吸尘盘内具有吸尘腔，所述吸尘盘底部设有若干吸尘孔，所述除尘管内部具有除尘腔，所述除尘腔内设有防堵部件。
[0011] 所述防堵部件包括设于吸气管内的第一滤网、可上下滑动设于吸气管内且位于第一滤网下方的第二滤网以及转动设置于除尘腔内的保温板，所述第一滤网和第二滤网上均开设有仅供气体穿过的滤槽且第一滤网和第二滤网上的滤槽相互错位设置，所述第二滤网与保温板自由转动端通过连接件固连，所述保温板通过
扭簧转动连接于除尘腔内，所述扭簧用于驱动保温板转动至
水平
位置以堵住除尘腔。
[0012] 所述第一滤网下端面或第二滤网上端面上设有抵触
开关，当抵触开关接收到抵触
信号时，控制吸气驱动件暂停5-10S。
[0013] 所述吸尘腔内壁与除尘管的连接边缘处围绕设置有一圈凸环，所述凸环
内圈为集尘斜面，所述凸环内圈呈由下至上逐渐增大的扩口状。
[0014] 所述凸环
外圈为导尘斜面，所述凸环外圈呈由下至上逐渐缩小的缩口状。
[0015] 所述回气管连接于炉体对应于排气管的另一侧，所述炉盖下端面上竖向设置有隔板，当炉盖盖合于炉体上时，隔板处于回气管和排气管之间。
[0016] 与现有技术相比，本发明中的反应炉通过导热轴的设置，使得炉体内壁上的热量可通过导热轴传递至金属流体的内部对金属流体进行加热，保证金属流体内外部受热均匀，多种金属之间的混合效果好。
附图说明
[0017] 图1是本发明的结构示意图。
[0018] 图2是本发明的俯视图。
[0019] 图3是图2中A处局部示意图。
[0020] 图4是本发明中凸环的结构示意图。
[0021] 图中，1、炉体；2、炉盖；3、炉腔；4、进料管道；5、取料管道；6、排气管；7、底座；8、支脚；9、加热件；10、导热轴；11、除尘箱；12、吸气管；121、第一滤网；122、第二滤网；1201、滤槽；13、吸尘盘；131、吸尘腔；132、吸尘孔；14、除尘管；141、除尘腔；1411、保温板；15、吸气驱动件；151、回气管；16、连接件；17、抵触开关；18、凸环；181、集尘斜面；182、导尘斜面；19、隔板。
具体实施方式
[0022] 以下是本发明的具体
实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
[0023] 如图1-4所示，一种低银无镉钎料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a、将铜、银、锌作为主料，加入反应炉当中进行加热融化，并在融化的过程中加入覆盖剂；在上述金属混合物处理过程当中加入包括有铈的第一预混物、包括有锡、铟、镓的第二预混物及铜-硅中间合金反应，制得半成品；b、将半成品进行浇铸成型；c、将成型后的半成品进行切割、拉拔制成钎料，铟是低熔点金属，熔点约为156℃，当钎料当中的温度较低时，在钎料当中添加In之后，钎料的吸热峰会向低温方向移动，但从结果上看，含铟合金融化温度范围基本没有扩大，所以铟的含量不易过大，否则不利于形成可靠焊点；常态下镓为银白色的金属，熔点只有29.8℃，在人的手心里就可以熔化，但镓的沸点却很高，高达2403℃，铟的熔点比金属锡更低，添加铟降低钎料的固、液相线的幅度更为显著，与锡相似铟也可以使钎料熔化区间减小、提高钎料流动性通过增加镓的含量，能够使得钎料的液相线温度降低，并且优化了钎料铺展、钎焊、力学等诸多性能，熔融状态下的金属都是粘性液体。因此，其流动性能可用液态金属的
粘度来衡量，粘度越大，则流动性越小。粘度与液态金属的
过热度成反比，因此，当钎焊温度一定时，金属的熔化温度降低，则液态金属的过热度增大，将引起金属粘度降低，流动性增强，金属熔化温度升高时，过热度减小，液态金属的粘度增大流动性减弱。综上所述，锡、铟降低银基钎料的熔化温度，引起液态金属过热度增大，流动性增强，从而能够改善钎料的铺展性能。并且锡、铟在银基钎料中能够形成置换式
固溶体。置换式固溶体由于溶质
原子的存在及原子尺寸的差别，将引起弹性应变-点阵畸变，形成Cottrell气团，Cottrell气团有钉扎位错和阻滞位错滑移的能力，锡、铟的置换式固溶强化作用使接头的强度得到一定程度的提高；同时，镓能与钎料当中的多种组分进行组合，镓与铟形成共晶，共晶温度为15.7℃，Ga在In中可溶解10％为性能优良的β固溶体，Ga-Cu形成包晶型二元状态，Ga在Cu中可溶解17.5％，形成单相α固溶体、塑性好、可加工性好，Ag-Ga也形成包晶型二元状态，Ag-14Ga仍具有优良塑性、可变型加工，并且在材料中加入少量(重量份比为0.02-
0.2)的稀土元素铈，不仅能够细化晶柱，增加塑性，改善加工性能，同时由于铈拥有较强亲锡的能力，Ce会优先与Sn化合，这些优先析出、分布均匀的化合物能够成为进一步的非均质形核中心，使得钎缝的组织进一步的细化，同时也减少了钎缝中
块状的Cu6Sn6化合物的数量，改善了钎缝的组织分布，从而使钎缝的力学性能得到提高，并且将硅通过采用铜-硅中间合金引入到材料当中，Sn能与铜-硅中间合金的枝晶偏析加重，使得浇铸完成之后的钎料当中的合金
热轧组织的细化，使得合金力学性能的影响显著，便于对钎料进行后续的加工，在加入过渡合金进行搅拌时，往混合物当中加入
脱氧剂，由于金属在未添加保护介质炼制的过程中，会不可避免的混入氧，氧会以SiO2等形式夹杂，使得钎料的强度、塑性降低，对钎料的疲劳强度以及冲击韧性有严重的影响，不仅增加了钎料的制备难度，同时也增加了钎料焊接
焊缝时，强度降低。
[0024] 进一步细说，步骤a中的半成品的重量份比为总量不超过100，银6-12；锌32-38；铜42-58；锡1-3；铟1-3；镓1-3；硅0.1-0.4；铈0.02-0.2。
[0025] 于本实施例中，步骤a中的半成品的重量份比为总量不超过100，银6；锌32；铜42；锡1；铟1；镓1；硅0.1；铈0.02。
[0026] 于其他实施例中，步骤a中的半成品的重量份比为总量不超过100，银12；锌38；铜58；锡3；铟3；镓3；硅0.4；铈0.2。
[0027] 进一步细说，低银无镉钎料在浇铸成型后通过车床车去表面氧化物，并进行切断，然后通过模筒挤压成丝，将浇铸成型的钎料通过车床车去表面氧化物，是因为金属表面的氧化物在加工的过程当中会影响金属表面的加工，不便于后续的处理。并且在挤压成丝后将钎料进行
酸洗，不仅增加了钎料去除了未清理干净的氧化物，同时也使得钎料的表面形成一层
钝化膜，增加了其抗
腐蚀能力，通过采用上述方案制得的钎料熔点适中，不但能够进行黑色金属的焊接，而且还能在黑色金属和黄铜有色金属之间进行有效的钎焊。
[0028] 其中，步骤a中的反应炉包括炉体1和炉盖2，炉体1内具有炉腔3，炉体1上下两端分别连通由进料管道4和取料管道5，炉体1上端一侧连接有排气管6，炉体1的底端栓接有底座7，底座7的底端通过螺杆连接有支脚8，炉体1壁体上设有多个用于对炉腔3加热的加热件9，炉体1内壁底部轴心处竖向设有导热轴10，于本实施例中，导热轴10选用
石墨制成，石墨具有优秀的导
热能力，可减少热量传递过程中的损耗，使得金属流体内外部温度保持均匀。
[0029] 进一步细说，还包括除尘部件，排气管6的出气端连接于除尘部件上。
[0030] 进一步细说，除尘部件包括除尘箱11，除尘箱11内由上至下依次设有相连通的吸气管12、吸尘盘13和除尘管14，除尘管14下端与外界连通，除尘箱11上设有与吸气管12连通的吸气驱动件15，吸气驱动件15通过回气管151将除尘后的气体导流至炉体1内，吸尘盘13内具有吸尘腔131，吸尘盘13底部设有若干吸尘孔132，除尘管14内部具有除尘腔141，除尘腔141内设有防堵部件，经捕集后进入管道的温度一般在600摄氏度左右，粉尘浓度达15g/Nm，小于10um的灰占粉尘总量的70％以上，粉尘量大，吸气驱动件15将炉体1内的气体吸入除尘箱11内，除尘箱11内的气体通过若干吸尘孔132进入吸尘腔131，防堵部件对气体进行除尘后，气体通过回气管151回流至炉体内为炉体提供热量。
[0031] 进一步细说，防堵部件包括设于吸气管12内的第一滤网121、可上下滑动设于吸气管12内且位于第一滤网121下方的第二滤网122以及转动设置于除尘腔141内的保温板1411，第一滤网121和第二滤网122上均开设有仅供气体穿过的滤槽1201且第一滤网121和第二滤网122上的滤槽1201相互错位设置，第二滤网122与保温板1411自由转动端通过连接件16固连，保温板1411通过扭簧转动连接于除尘腔141内，扭簧用于驱动保温板1411转动至水平位置以堵住除尘腔141，当除尘腔141内的粉尘数量过多时，大量的粉尘通过吸气
吸附在第二滤网122下端面上并堵塞第二滤网122上的通滤槽1201，此时第二滤网122便会在吸气驱动件15的吸
气动作下向上动作直至抵住第一滤网121上，由于第一滤网121和第二滤网
122上的通滤槽1201相互错位设置，当第一滤网121和第二滤网122相抵时，第一滤网121和第二滤网122相互之间完全堵塞通滤槽1201，此时除尘腔141内的粉尘以及吸附在第二滤网
122上便会失去吸气驱动件15的吸力向下掉落，由于连接件16的设置，当第二滤网122向第一滤网121方向动作时，连接件16便会拉动保温板1411自由端转动使其由水平位置向竖直位置转动以开启除尘管14下端开口，此时粉尘即可从除尘管14下端掉出，可在除尘管14下端处套设以集尘袋以对掉落出的粉尘进行收集，该防堵部件可根据粉尘的数量自动控制粉尘的排料，避免粉尘过多影响集尘效果。
[0032] 进一步细说，第一滤网121下端面或第二滤网122上端面上设有抵触开关17，当抵触开关17接收到抵触信号时，控制吸气驱动件15暂停5-10S，吸气驱动件15选用市面上可直接购买得到的气
泵，故不做赘述，在吸气驱动件15停机的过程中，保温板1411在扭簧的作用下转动至水平位置，第二气网26在连接件16的下向下动作并脱离第一滤网121，此时吸气驱动件15继续吸气对粉尘进行收集，且保温板1411封闭除尘管14的下端开口可有效防止吸气驱动件15吸气时将外界空气吸入炉体内，当保温板1411开启时，除尘管14上端与吸气驱动件15的连通处被堵住，也不会有外界空气被吸入，从而保证炉内高温，提高对废气余热的
回收利用率。
[0033] 进一步细说，吸尘腔131内壁与除尘管14的连接边缘处围绕设置有一圈凸环18，凸环18内圈为集尘斜面181，凸环18内圈呈由下至上逐渐增大的扩口状，凸环18内圈的最小孔径大于吸气管12的孔径且与吸气管12的同轴心设置，当第二滤网122上的粉尘向下掉落时，扩口状的凸环18内圈可对掉落的粉尘起到一定的收集作用，有效防止粉尘掉落至吸尘腔131内壁底部。
[0034] 进一步细说，凸环18外圈为导尘斜面182，凸环18外圈呈由下至上逐渐缩小的缩口状，当粉尘与凸环18外圈碰撞时，会沿着凸台18外圈的斜面向上滑动，而不会被凸环18阻挡，保证粉尘的通过率，从而提高对气体的除尘效果。
[0035] 进一步细说，回气管151连接于炉体1对应于排气管6的另一侧，炉盖2下端面上竖向设置有隔板19，当炉盖2盖合于炉体1上时，隔板19处于回气管151和排气管6之间，隔板19的设置可防止从回气管151回流至炉体1内的气体直接流向排气管6，气体需要绕过隔板19才可以流向排气管6被排出，实现气体的循环，提高对炉体1内粉尘的除尘率。
[0036] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的
修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附
权利要求书所定义的范围。
[0037] 尽管本文较多地使用了术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
