本發明涉及一種焊料技術領域，特別涉及一種黃銅釬料及其制備方法。
背景技術：
當前在各工業領域，鋼的硬釬焊采用的釬料合金主要有銀釬料(Ag-Cu-Zn系)、黃銅釬料(Cu-Zn系)等。銀釬料由于具有較低的熔化溫度、優良的潤濕性能及良好的綜合力學性能得以廣泛應用。但隨著不可再生資源的過度使用，貴金屬銀的價格不斷上漲，導致生產廠家的制造成本不斷增加。為使不可再生資源的合理配置，降低制造成本，人們又開始關注在各工業領域應用黃銅釬料的可行性。
由于黃銅的熔點較高，因此不利于工件的焊接。由于銀的加入能夠有效的降低黃銅焊料的熔點并且有效的提高黃銅焊料的釬焊流動性，因此現有技術中，大多數黃銅基體的釬料中多數均含有銀。銀的加入可以降低黃銅釬料的熔點，其中銀黃銅釬料中最常用的含銀量為2％、5％、10％、15％、20％、30％、35％、40％、45％、50％等，但由于銀為一種貴金屬，其價格較高，因此在黃銅釬料中加入銀提高了釬料的成本。
另一種為傳統使用的黃銅焊料改性的方式是添加鎘金屬，鎘金屬能夠有效的降低黃銅焊料的熔點，并且很可觀的提高黃銅焊料的釬焊流動性。然而由于鎘金屬對環境的污染極大，對操作工人的身體健康影響很大，現在世界各國都已經禁止使用。
技術實現要素：
本發明提供一種黃銅釬料及其制備方法，該黃銅釬料含有微量的銀、不含鎘、可降低傳統黃銅釬料熔點提高活性，且成本較低。
本發明的技術方案是這樣實現的：
一種黃銅釬料，按質量百分比計由以下原料制成：Cu56～59％、Sn0.7～1.0％、Si0.05～0.15％、Mn0.03～0.09％、Fe0.35～1.20％、Ni0.1～0.6％、Ag1.0～3.0％、Ge0.05～0.3％、P0.02～0.08％、余量為Zn和不可避免的雜質。
其中，優選地，一種黃銅釬料，按質量百分比計由以下原料制成：Cu57～58％、Sn0.8～0.9％、Si0.08～0.12％、Mn0.04～0.06％、Fe0.5～0.8％、Ni0.2～0.5％、Ag1.5～2.5％、Ge0.1～0.2％、P0.04～0.06％、余量為Zn和不可避免的雜質。
其中，優選地，一種黃銅釬料，按質量百分比計由以下原料制成：Cu57％、Sn0.8％、Si1.0％、Mn0.05％、Fe0.6％、Ni0.4％、Ag2.0％、Ge0.15％、P0.05％、余量為Zn和不可避免的雜質。
本發明并提供了一種黃銅釬料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將P與一半質量的Cu進行預選熔煉，制成中間合金Cu-P；
(2)再將Ni與剩余的Cu進行預選熔煉，制成中間合金Cu-Ni；
(3)將制得的中間合金Cu-P和Cu-Ni放入感應爐中加熱到1100℃以上并使其熔化；
(4)加入Zn并充分攪拌，同時迅速降低熔化金屬溫度到900℃；
(5)待熔化金屬均勻后加入Ag并充分攪拌；
(6)加入Sn、Si、Mn、Fe、Ge然后澆鑄；
(7)按常規的釬料加工方法擠壓、拉絲制得該黃銅釬料。
本發明中各組份的作用及含量限定的原理如下(含量均以質量百分比計)：
Cu和Zn：為保證釬料合金組織為α-Cu固溶體；釬料有良好的加工性能，根據Cu-Zn二元相圖，Cu和Zn的比例應限定在Cu：Zn在56-59％：35％-42％范圍內。
Sn：在Cu-Zn合金中添加Sn，可降低釬料合金的熔化溫度，增加潤濕性。但Sn在Cu和Zn中的固溶度非常小，因此加入的Sn會和Cu形成金屬間化合物，使釬料變脆，優選為0.7-1.0％。
Ag：可降低釬料合金的熔化溫度；改善潤濕性，同時改善釬料的力學性能。從材料成本及釬焊接頭綜合性能考慮，優選為Ag：1.0-3.0％。
Ge：在Cu中有較大的固溶度，但Ge為活性元素(活性低于Si)，可防止Zn的蒸發，和Fe不會形成金屬間化合物，同時考慮本發明的黃銅釬料釬焊溫度有所降低，因此優選為0.05-0.30％。
另外，通過添加微量合金元素Mn、Ni、Si來改善釬料的釬焊工藝性能和力學性能。添加Mn、Fe和Ni可改善釬料在硬質合金上的潤濕性；添加Si來防止在釬焊過程中Zn的蒸發。在以上釬料合金中加入微量P來提高釬料的潤濕性。
本發明先將Ni、P分別與Cu進行預先熔煉，制成中間合金Cu-Ni、Cu-P再進行后續熔煉。通過Cu-Ni、Cu-P合金制備，降低了熔煉溫度，避免熔煉溫度過高造成其他原料的過度損耗。另外，能保證中間合金含磷的重量百分比準確，為后續最終無鉛焊料的制備提供方便快捷準確的計量操作。
本發明的黃銅釬料主要用于釬焊銅及銅合金、鋼、鑄鐵等。可采用火焰釬焊，爐中焊或感應焊。
本發明的有益效果：
(1)在釬焊時，界面不會形成金屬間化合物，界面可得到和銀釬料相同的α-Cu固溶體界面組織，從而提高釬焊接頭的可靠性。
(2)和現有的黃銅釬料比較，由于熔化溫度較低，可取代銀釬料用于鋼/銅接頭的釬焊。
(3)本發明所述的黃銅釬料由于含Ag量較低，因此成本較低。
具體實施方式
下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
實施例1
本實施例提供一種黃銅釬料，按質量百分比計由以下原料制成：按質量百分比計由以下原料制成：Cu57％、Sn0.8％、Si1.0％、Mn0.05％、Fe0.6％、Ni0.4％、Ag2.0％、Ge0.15％、P0.05％、余量為Zn和不可避免的雜質。
本實施例黃銅釬料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將P與一半質量的Cu進行預選熔煉，制成中間合金Cu-P；
(2)再將Ni與剩余的Cu進行預選熔煉，制成中間合金Cu-Ni；
(3)將制得的中間合金Cu-P和Cu-Ni放入感應爐中加熱到1100℃以上并使其熔化；
(4)加入Zn并充分攪拌，同時迅速降低熔化金屬溫度到900℃；
(5)待熔化金屬均勻后加入Ag并充分攪拌；
(6)加入Sn、Si、Mn、Fe、Ge然后澆鑄；
(7)按常規的釬料加工方法擠壓、拉絲制得該黃銅釬料。
本實施例的黃銅釬料熔化溫度：固相線865℃、液相線890℃。釬料抗拉強度372Mpa。
實施例2
本實施例提供一種黃銅釬料，按質量百分比計由以下原料制成：Cu56％、Sn1.0％、Si0.05％、Mn0.09％、Fe0.35％、Ni0.6％、Ag1.0％、Ge0.3％、P0.02％、余量為Zn和不可避免的雜質。
本實施例黃銅釬料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將P與一半質量的Cu進行預選熔煉，制成中間合金Cu-P；
(2)再將Ni與剩余的Cu進行預選熔煉，制成中間合金Cu-Ni；
(3)將制得的中間合金Cu-P和Cu-Ni放入感應爐中加熱到1100℃以上并使其熔化；
(4)加入Zn并充分攪拌，同時迅速降低熔化金屬溫度到900℃；
(5)待熔化金屬均勻后加入Ag并充分攪拌；
(6)加入Sn、Si、Mn、Fe、Ge然后澆鑄；
(7)按常規的釬料加工方法擠壓、拉絲制得該黃銅釬料。
本實施例的黃銅釬料熔化溫度：固相線870℃、液相線892℃。釬料抗拉強度380Mpa。
實施例3
本實施例提供一種黃銅釬料，按質量百分比計由以下原料制成：Cu59％、Sn0.7％、Si0.15％、Mn0.03％、Fe1.20％、Ni0.1％、Ag3.0％、Ge0.05％、P0.08％、余量為Zn和不可避免的雜質。
本實施例黃銅釬料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將P與一半質量的Cu進行預選熔煉，制成中間合金Cu-P；
(2)再將Ni與剩余的Cu進行預選熔煉，制成中間合金Cu-Ni；
(3)將制得的中間合金Cu-P和Cu-Ni放入感應爐中加熱到1100℃以上并使其熔化；
(4)加入Zn并充分攪拌，同時迅速降低熔化金屬溫度到900℃；
(5)待熔化金屬均勻后加入Ag并充分攪拌；
(6)加入Sn、Si、Mn、Fe、Ge然后澆鑄；
(7)按常規的釬料加工方法擠壓、拉絲制得該黃銅釬料。
本實施例的黃銅釬料熔化溫度：固相線859℃、液相線884℃。釬料抗拉強度368Mpa。
實施例4
本實施例提供一種黃銅釬料，按質量百分比計由以下原料制成：
按質量百分比計由以下原料制成：Cu57％、Sn0.9％、Si0.08％、Mn0.04～0.06％、Fe0.8％、Ni0.2％、Ag2.5％、Ge0.1％、P0.06％、余量為Zn和不可避免的雜質。
本實施例黃銅釬料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將P與一半質量的Cu進行預選熔煉，制成中間合金Cu-P；
(2)再將Ni與剩余的Cu進行預選熔煉，制成中間合金Cu-Ni；
(3)將制得的中間合金Cu-P和Cu-Ni放入感應爐中加熱到1100℃以上并使其熔化；
(4)加入Zn并充分攪拌，同時迅速降低熔化金屬溫度到900℃；
(5)待熔化金屬均勻后加入Ag并充分攪拌；
(6)加入Sn、Si、Mn、Fe、Ge然后澆鑄；
(7)按常規的釬料加工方法擠壓、拉絲制得該黃銅釬料。
本實施例的黃銅釬料熔化溫度：固相線866℃、液相線889℃。釬料抗拉強度370Mpa。
實施例5
本實施例提供一種黃銅釬料，按質量百分比計由以下原料制成：Cu58％、Sn0.8％、Si0.12％、Mn0.04％、Fe0.8％、Ni0.2％、Ag2.5％、Ge0.1％、P0.06％、余量為Zn和不可避免的雜質。
本實施例黃銅釬料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將P與一半質量的Cu進行預選熔煉，制成中間合金Cu-P；
(2)再將Ni與剩余的Cu進行預選熔煉，制成中間合金Cu-Ni；
(3)將制得的中間合金Cu-P和Cu-Ni放入感應爐中加熱到1100℃以上并使其熔化；
(4)加入Zn并充分攪拌，同時迅速降低熔化金屬溫度到900℃；
(5)待熔化金屬均勻后加入Ag并充分攪拌；
(6)加入Sn、Si、Mn、Fe、Ge然后澆鑄；
(7)按常規的釬料加工方法擠壓、拉絲制得該黃銅釬料。
本實施例的黃銅釬料熔化溫度：固相線861℃、液相線892℃。釬料抗拉強度367Mpa。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。