[发明专利]高强度软钎料铅基合金

说明书

本发明涉及铅基合金，特别涉及高强度软钎焊用铅基合金，用于钎焊铜及其合金，钢、不锈钢等母材，特别用于中、大吨位汽车起重机钢丝绳的钎焊。

近年来，日本、德国等国家在中、大吨位汽车起重机上广泛采用了钢丝绳接头钎焊技术。为增强钎焊接头的强度，大多数厂家采用硬钎焊，因为硬钎焊(钎料熔化温度在450℃以上)比软钎焊(钎料熔化温度在450℃以下)得到较高的接头强度。硬钎焊的缺点是钎焊温度太高，容易引起结晶晶粒粗大，于是应用了软钎焊，而软钎焊的接头强度又低(σ_b＝～70MPa，τ_b＝～50MPa)，不能焊接中、大吨位汽车起重机上的钢丝绳。联邦德国发明的高强度软钎料(DIN3092-72标准，其成分(重量％)为Sn9～11，Sb9～11，Cd1.7～2.5，Cu0.3～0.7，As0.3～0.7，Pb余量)可钎焊中、大吨位汽车起重机的钢丝绳，但该钎料含有有毒元素Cd和As，会损坏人体健康和污染环境。日本公开特许平3-204194公开了一种热疲劳性能优良的铅锡基合金，其主要成分为(重量％)：Sn1～60，Sb0.01～10，Pb余量；另外，在上述合金成分基础上，还可添加Cu，Ni，Au，Ag，Pt，Pd，Mg，Ca，Li，La，Ce，Cd，Co，Cr，Fe，Mn，Se，Te，Zr元素中之一种或多种，含量0.07～7％。但是，该钎料主要是改善合金的耐热疲劳和抗蠕变性能，没有钎料的熔化温度、工作温度和抗拉强度等数据，而且，该钎料主要用于电子元件焊接。

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺点，提出一种不含有毒元素Cd和As的低熔化温度(240～254℃)、高强度(σ_b≥245MPa，τ_b≥190MPa)的铅基合金软钎料，用于中、大吨位汽车起重机的钢丝绳的钎焊。

本发明的技术方案是，改变合金成分，本发明的特征是：合金成分(重量％)为Sn8～15.5，Sb11～16，Cu0.5～2.5，Ag0.5～2，P或Re0.01～0.5，Pb余量。

在工程技术中，强度指标(如σ_b，τ_b)代表着金属材料对一定变形过程的抵抗能力。因此，一切增大金属晶体变形抗力的因素均可使材料的强度升高，在本发明铅基合金中加入Sn，既能生成金属互化物SnSb硬质点，Sn又能溶于Pb中，增大金属晶体变形抗力，使基体强化，从而提高合金的硬度和耐磨性；同时，加入锡后也能提高钎料的耐蚀性和改善合金对钢的粘合能力。如锡含量小于8％，生成的金属互化物少，不能达到预定的效果；如锡含量大于15.5％，则钎料强度降低。加入合金元素Sb，可以降低钎料的表面张力，提高钎料的强度和抗蠕变性能。如果Sb含量小于11％，金属晶体变形抗力降低；如Sb含量高于16％，则将生成β-SnSb相，其比重低于基体金属Pb的比重，产生比重偏析，使钎料脆化，润湿性及耐蚀性降低。在合金中添加0.5～2.5％的Cu，容易和Sn形成白色针状物(或星状物)Cu6Sn5，防止SnSb上浮，减少钎料合金的偏析，增大抗蠕变能力，从而提高钎料的硬度。如果Cu含量小于0.5％，生成Cu6Sn5量少，硬度低；如果Cu含量大于2.5％，则生成的Cu6Sn5量过多，导至钎料的流动性降低，焊接性能差，熔点升高，钎料脆化。在合金中加入0.5～2％的Ag，能改善加工性和塑性，提高钎料的抗拉强度，耐蚀性和润湿性，降低钎料熔点，减少表面氧化。如果Ag的含量小于0.5％，不能达到预定效果；如果Ag含量大于2％，则钎料成本升高，难于广泛应用、推广。在本发明合金中加入元素P或Re，可提高钎料的抗氧化能力及流动性，使加工表面光滑；Re还可同Sn生成金属互化物，可以在基体中起到固溶强化作用和细化晶粒的作用。如果P或Re的含量小于0.01％，达不到预定效果；如果P或Re含量大于0.5％则增强Sn在铜晶界上的偏聚程度，使钎料脆化，难以加工。同现有技术相比，本发明有如下优点：

1.不含有毒元素Cd和As，改善了生产气氛，降低了环境污染；

2.本发明合金熔化温度低(240～254℃)、强度高(σ_b≥245MPa，τ_b≥190MPa)。

图1为用本发明钎料钎接一钢丝绳的接头形式示意图，图中(1)为钢丝绳，(2)为接头套，(3)为本发明的软钎料。

实施例1-6