一种低熔点钎焊材料、制备方法及其应用[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 1062356 A(43)申请公布日 2016.12.21

(21)申请号 2016107439.0(22)申请日 2016.08.30

(71)申请人 郑州机械研究所

地址 450000 河南省郑州市高新技术产业

开发区枫杨街10号(72)发明人 龙伟民　丁天然　钟素娟　马佳　

于新泉　朱坤　潘建军　于奇　张冠星　程亚芳　杨继东　(74)专利代理机构 郑州睿信知识产权代理有限

公司 41119

代理人 张鹏辉(51)Int.Cl.

B23K 35/28(2006.01)B23K 35/40(2006.01)

()发明名称

制备方法及其应用一种低熔点钎焊材料、

(57)摘要

本发明提供了一种低熔点钎焊材料、制备方法及其应用，该钎焊材料由以下质量百分比组分组成：锌：75％～88％；锡：6％～9％；硅：0.25％～0.45％；铝：0％～0.3％；余量为铜。具备方法为：将原料中的全部硅和占总量8.96％～.55％的铜熔炼成铜硅合金，之后与剩余的铜、锌、铝一起充分熔炼，再加入锡，浇铸、粉碎，即得。若制备两种各原料物质成分比例不同的钎焊材料，将其按不同比例混合后研磨，可得不同颜色的低熔点钎焊材料。本发明的钎焊材料具有较低的熔化温度、良好的润湿性、较低的生产成本和对环境友好的特点，且颜色可调，能够适应多种工艺品的需求。

权利要求书1页 说明书5页 附图1页

CN 1062356 ACN 1062356 A

权　利　要　求　书

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1.一种低熔点钎焊材料，其特征是：该钎焊材料由以下质量百分比的组分组成：锌：75％～88％；锡：6％～9％；硅：0.25％～0.45％；铝：0％～0.3％；余量为铜。

2.一种如权利要求1所述的低熔点钎焊材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤：1)按质量百分比称取各原料组分，将原料中的全部硅和占总量8.96％～.55％的铜熔炼成铜硅合金；

2)将原料中的锌、铝、剩余的铜以及步骤1)中制备的铜硅合金一起混合熔炼，待金属液充分融合后加入锡，继续熔炼；

3)步骤2)中各物质熔炼结束后，浇铸形成长铸锭，之后粉碎，即得。3.根据权利要求2所述的低熔点钎焊材料的制备方法，其特征是：所述步骤1)中铜与硅的质量比为84:16。

4.根据权利要求2所述的低熔点钎焊材料的制备方法，其特征是：所述步骤2)中混合熔炼的方式为，加入坩埚中熔炼，其上用木炭覆盖，加热温度为1100℃。

5.根据权利要求2所述的低熔点钎焊材料的制备方法，其特征是：所述步骤3)中粉碎方式为，用多刀头刀在水下机械磨削。

6.根据权利要求2所述的低熔点钎焊材料的制备方法，其特征是：还包括以下步骤：4)取另外一组各物质含量不同的原料，按照步骤1)～3)制备钎焊材料B；5)将步骤3)和步骤4)制得的两种钎焊材料以任意比例混合进行研磨，得到不同颜色的低熔点钎焊材料。

7.根据权利要求6所述的低熔点钎焊材料的制备方法，其特征是：所述步骤5)研磨过程在滚筒球磨机中进行，研磨之前向内加入浓度为95％～99％的工业酒精，通入氮气排尽球磨机中的空气后，进行封闭研磨。

8.根据权利要求6所述的低熔点钎焊材料的制备方法，其特征是：所述步骤5)研磨过程中研磨温度为0～50℃。

9.一种如权利要求1所述的低熔点钎焊材料在首饰、灯饰、餐具、头饰等工艺品中的应用。

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CN 1062356 A

说　明　书

一种低熔点钎焊材料、制备方法及其应用

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技术领域

[0001]本发明涉及一种低熔点钎焊材料、制备方法及其应用，属于焊接材料技术领域。背景技术

[0002]钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件。随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对灯饰、首饰、餐具、头饰等金属饰品或工艺品等的外观设计、表面质量和材料性能有了更高的要求。目前，对于金属饰品或工艺品钎焊常用的是镍基、银基和铅锡合金等材料。镍基钎料呈纯白色，银基钎料呈古铜色，颜色呈现较为单一，且这两种钎料还存在熔化温度高、使用不方便和生产成本高的特点。铅锡合金钎料虽然熔点低、流动性好，但是含有较高含量的铅和镉，对人类健康和环境卫生构成威胁，也进一步了它的使用范围。

[0003]专利公布号CN105234581A公开了一种钎焊材料，按质量百分比组成包括以下组分：Zn：7.0～8.5％，Si：1.25～2.49％，Ge：0.45～0.65％，Mg：0.55～0.70％，Sn：1.8～2.3％，Ti：0.1～0.3％，Cu：2.25～3.25％，C：0.5～0.8％，In：0.6～1.8％，稀土元素：2.55～2.65％，其余为Al。该发明能够增加钎焊材料的润湿性，但其组成成分中含有成本昂贵的稀土元素，对于熔化温度高和生产成本高等问题没有进行根本性的解决。发明内容

[0004]本发明的目的是提供一种低熔点钎焊材料，该材料的熔化温度低。[0005]另外，本发明的另一个目的是提供一种该低熔点钎焊材料的制备方法。[0006]此外，本发明的另一个目的是提供了该低熔点钎焊材料的应用。[0007]为了实现以上目的，本发明低熔点钎焊材料所采用的技术方案是：该钎焊材料由以下质量百分比的组分组成：锌：75％～88％；锡：6％～9％；硅：0.25％～0.45％；铝：0％～0.3％；余量为铜。在钎焊材料中加入75％～88％的锌，可以有效的降低熔点，在锌铜合金的基础上引入硅和铝，可以通过调节二者含量使钎料色泽与焊件颜色一致。[0008]一种低熔点钎焊材料的制备方法，：包括以下步骤：[0009]1)按质量百分比称取各原料组分，将原料中的全部硅和占总量8.96％～.55％的铜熔炼成铜硅合金；[0010]2)将原料中的锌、铝、剩余的铜以及步骤1)中制备的铜硅合金一起混合熔炼，待金属液充分融合后加入锡，继续熔炼；

[0011]3)步骤2)中各物质熔炼结束后，浇铸形成长铸锭，之后粉碎，即得。[0012]所述步骤1)中铜与硅的质量比为84:16。[0013]所述步骤2)中混合熔炼的方式为，加入坩埚中熔炼，其上用木炭覆盖，加热温度为1100℃。

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所述步骤3)中粉碎方式为，用多刀头刀在水下机械磨削，可以有效防止钎焊材料

被氧化。

[0015]该低熔点钎焊材料的制备方法，还包括以下步骤：[0016]4)取另外一组各物质含量不同的原料，按照步骤1)～3)制备钎焊材料B；[0017]5)将步骤3)和步骤4)制得的两种钎焊材料以任意比例混合进行研磨，得到不同颜色的低熔点钎焊材料。

[0018]所得不同颜色的低熔点钎焊材料使用方便，结构为粉状，解决了金属饰品及工艺品等精细产品钎料添加难的问题。

[0019]所述步骤5)研磨过程在滚筒球磨机中进行，研磨之前向内滴入浓度为95％～99％的工业酒精，通入氮气排尽球磨机中的空气后，进行封闭研磨。在研磨过程中加入酒精起到降低研磨过程温度的作用。

[0020]所述步骤5)研磨过程中研磨温度为0～50℃。[0021]一种低熔点钎焊材料在首饰、灯饰、餐具、头饰等工艺品中的应用。[0022]本发明钎焊材料熔点低于目前常用的银基和镍基钎焊材料的熔点，具有熔点低(熔点在430～600℃)、润湿性好的优点；该钎焊材料色泽多样可调，可以根据被焊件的颜色调节钎料成分使二者颜色保持一致，增加了使用的便利性；该钎焊不含有贵金属元素以及有毒有害元素，生产成本低、绿色环保；该钎焊材料可以广泛应用在首饰、灯饰、头饰等工艺品中。

附图说明

[0023]图1为实施例1的DSC曲线图。

具体实施方式

[0024]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。[0025]实施例1

[0026]本实施例的低熔点钎焊材料由以下2种质量百分比的组分构成：[0027]a)锌Zn：76％；锡Sn：6.5％；硅Si：0.3％；铝Al：0.1％；铜Cu：17.1％；[0028]b)锌Zn：87％；锡Sn：8.5％；硅Si：0.4％；铝Al：0.25％；铜Cu：3.85％；[0029]具体实验步骤包括：

[0030]1)取a)中铜与硅质量比为84:16的金属混合物(即原料a)中全部的硅和占总量9.21％的铜)在真空炉中熔炼成铜硅合金；[0031]2)将锌、铝、剩余的铜及步骤1)中铜硅合金一起放入坩埚中熔炼，并在各组分上方用木炭覆盖，加热温度1100℃，待液态合金充分融合后加入金属锡，之后继续熔炼；[0032]3)再次充分融合后，将液态合金倒入胎具中，自然冷却并凝固，得长铸锭，之后用梳子刀在水下将其削成细粉，得钎焊材料A；[0033]4)以上述同样的方法制作b)中合金，得钎焊材料B；[0034]5)将上述钎焊材料A和钎焊材料B分别按质量比例1:1，1:2，1:5，1:10放入滚筒球磨机中，向内滴加95％工业酒精，通入氮气排尽球磨机中的空气后，控制温度在0℃进行封闭研磨，即得到颜色由浅灰到灰渐变的低熔点钎焊材料。

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实施例2

[0036]本实施例的低熔点钎焊材料由以下2种质量百分比的组分构成：[0037]a)锌Zn：79％；锡Sn：7％；硅Si：0.4％；铝Al：0.25％；铜Cu：13.35％；[0038]b)锌Zn：85％；锡Sn：8％；硅Si：0.3％；铝Al：0.1％；铜Cu：6.6％；[0039]具体实验步骤包括：

[0040]1)取a)中铜与硅质量比为84:16的金属混合物(即原料a)中全部的硅和占总量15.73％的铜)在真空炉中熔炼成铜硅合金；[0041]2)将锌、铝、剩余的铜及步骤1)中铜硅合金一起放入坩埚中熔炼，并在各组分上方用木炭覆盖，加热温度1100℃，待液态合金充分融合后加入金属锡，之后继续熔炼；[0042]3)再次充分融合后，将液态合金倒入胎具中，自然冷却并凝固，得长铸锭，之后用梳子刀在水下将其削成细粉，得钎焊材料A；[0043]4)以上述同样的方法制作b)中合金，得钎焊材料B；[0044]5)将上述钎焊材料A和钎焊材料B分别按质量比例1:1，1:3，1:5，1:10放入滚筒球磨机中，向内滴加98％工业酒精，通入氮气排尽球磨机中的空气后，控制温度在15℃进行封闭研磨，即得到颜色由浅灰到灰渐变的低熔点钎焊材料。[0045]实施例3

[0046]本实施例的低熔点钎焊材料由以下2种质量百分比的组分构成：[0047]a)锌Zn：83％；锡Sn：7％；硅Si：0.25％；铝Al：0.1％；铜Cu：6.5％；[0048]b)锌Zn：77％；锡Sn：7％；硅Si：0.45％；铝Al：0.3％；铜Cu：15.25％；[0049]具体实验步骤包括：

[0050]1)取a)中铜与硅质量比为84:16的金属混合物(即原料a)中全部的硅和占总量20.20％的铜)在真空炉中熔炼成铜硅合金；[0051]2)将锌、铝、剩余的铜及步骤1)中铜硅合金一起放入坩埚中熔炼，并在各组分上方用木炭覆盖，加热温度1100℃，待液态合金充分融合后加入金属锡，之后继续熔炼；[0052]3)再次充分融合后，将液态合金倒入胎具中，自然冷却并凝固，得长铸锭，之后用梳子刀在水下将其削成细粉，得钎焊材料A；[0053]4)以上述同样的方法制作b)中合金，得钎焊材料B；[00]5)将上述钎焊材料A和钎焊材料B分别按质量比例1:1，1:2，1:5，1:8放入滚筒球磨机中，向内滴加97％工业酒精，通入氮气排尽球磨机中的空气后，控制温度在25℃进行封闭研磨，即得到颜色由浅灰到灰渐变的低熔点钎焊材料。[0055]实施例4

[0056]本实施例的低熔点钎焊材料由以下质量百分比的组分构成：[0057]锌Zn：86％；锡Sn：8％；硅Si：0.35％；铝Al：0.25％；铜Cu：5.4％；[0058]具体实验步骤包括：

[0059]1)取铜与硅质量比为84:16的金属混合物(即原料中全部的硅和占总量34.00％的铜)在真空炉中熔炼成铜硅合金；[0060]2)将锌、铝、剩余的铜及步骤1)中铜硅合金一起放入坩埚中熔炼，并在各组分上方用木炭覆盖，加热温度1100℃，待液态合金充分融合后加入金属锡，之后继续熔炼；[0061]3)再次充分融合后，将液态合金倒入胎具中，自然冷却并凝固，得长铸锭，之后用

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梳子刀在水下将其削成细粉，即得。[0062]实施例5

[0063]本实施例的低熔点钎焊材料由以下质量百分比的组分构成：[00]锌Zn：78％；锡Sn：7％；硅Si：0.25％；铝Al：0.1％；铜Cu：14.65％；[0065]具体实验步骤包括：

[0066]1)取铜与硅质量比为84:16的金属混合物(即原料中全部的硅和占总量8.96％的铜)在真空炉中熔炼成铜硅合金；[0067]2)将锌、铝、剩余的铜及步骤1)中铜硅合金一起放入坩埚中熔炼，并在各组分上方用木炭覆盖，加热温度1100℃，待液态合金充分融合后加入金属锡，之后继续熔炼；[0068]3)再次充分融合后，将液态合金倒入胎具中，自然冷却并凝固，得长铸锭，之后用梳子刀在水下将其削成细粉，即得。[0069]实施例6

[0070]本实施例的低熔点钎焊材料由以下2种质量百分比的组分构成：[0071]a)锌Zn：80％；锡Sn：7.5％；硅Si：0.25％；铝Al：0.3％；铜Cu：11.95％；[0072]b)锌Zn：82％；锡Sn：8％；硅Si：0.45％；铝Al：0.15％；铜Cu：9.4％；[0073]具体实验步骤包括：

[0074]1)取a)中铜与硅质量比为84:16的金属混合物(即原料a)中全部的硅和占总量10.98％的铜)在真空炉中熔炼成铜硅合金；[0075]2)将锌、铝、剩余的铜及步骤1)中铜硅合金一起放入坩埚中熔炼，并在各组分上方用木炭覆盖，加热温度1100℃，待液态合金充分融合后加入金属锡，之后继续熔炼；[0076]3)再次充分融合后，将液态合金倒入胎具中，自然冷却并凝固，得长铸锭，之后用梳子刀在水下将其削成细粉，得钎焊材料A；[0077]4)以上述同样的方法制作b)中合金，得钎焊材料B；[0078]5)将上述钎焊材料A和钎焊材料B分别按质量比例1:1，1:2，1:7，1:10放入滚筒球磨机中，向内滴加99％工业酒精，通入氮气排尽球磨机中的空气后，控制温度在40℃进行封闭研磨，即得到颜色由浅灰到灰渐变的低熔点钎焊材料。[0079]实施例7

[0080]本实施例的低熔点钎焊材料由以下2种质量百分比的组分构成：[0081]a)锌Zn：75％；锡Sn：6％；硅Si：0.45％；铝Al：0.3％；铜Cu：18.25％；[0082]b)锌Zn：88％；锡Sn：9％；硅Si：0.25％；铝Al：0％；铜Cu：2.75％；[0083]具体实验步骤包括：

[0084]1)取a)中铜与硅质量比为84:16的金属混合物(即原料a)中全部的硅和占总量12.95％的铜)在真空炉中熔炼成铜硅合金；[0085]2)将锌、铝、剩余的铜及步骤1)中铜硅合金一起放入坩埚中熔炼，并在各组分上方用木炭覆盖，加热温度1100℃，待液态合金充分融合后加入金属锡，之后继续熔炼；[0086]3)再次充分融合后，将液态合金倒入胎具中，自然冷却并凝固，得长铸锭，之后用梳子刀在水下将其削成细粉，得钎焊材料A；[0087]4)以上述同样的方法制作b)中合金，得钎焊材料B；[0088]5)将上述钎焊材料A和钎焊材料B分别按质量比例1:1，1:2，1:4，1:10放入滚筒球

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磨机中，向内滴加96％工业酒精，通入氮气排尽球磨机中的空气后，控制温度在50℃进行封闭研磨，即得到颜色由浅灰到灰渐变的低熔点钎焊材料。[00]实验例

[0090]本实验例为了测试实施例1所制得钎焊材料的熔点数值，取实施例1所制备其中一种钎焊材料(即钎焊材料A：钎焊材料B比例为1:1)进行DSC曲线测试，测定结果如图1所示，从图中可知所制得的钎焊材料熔点为592℃，熔点较低。

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说　明　书　附　图

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图1

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