PL208155B1

PL208155B1 - Cadmium-free hard solder

Info

Publication number: PL208155B1
Application number: PL380541A
Authority: PL
Inventors: Beata Cwolek; Ludwik Ciura; Witold Malec; Witold Missol; Stanisław Księżarek; Krzysztof Rudnicki; Robert Życiński
Original assignee: Inst Metali Nieżelaznych
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2011-03-31
Also published as: PL380541A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest bezkadmowe twarde lutowie na bazie Ag, zawierające w swym składzie Cu, Zn, Mn i Sn, o obniżonej temperaturze topnienia i z ograniczoną do 40% zawartością srebra, przeznaczone do twardego łączenia metali lub elementów z metali, zwłaszcza do łączenia stali odpornych na korozję, miedzi i stopów miedzi. Twarde lutowia stosowane są w przypadku, gdy od połączenia lutowanego jest oczekiwana wysoka wytrzymałość.The subject of the invention is cadmium-free Ag-based braze alloys containing Cu, Zn, Mn and Sn, with a reduced melting point and a silver content of up to 40%, intended for hard joining metals or metal elements, especially for joining steel resistant to corrosion, copper and copper alloys. Hard solders are used when high strength is expected from the soldered joint.

Do połączeń pracujących w podwyższonych temperaturach, odpornych na korozję oraz w wyrobach precyzyjnych stosuje się twarde lutowia srebrowe, zazwyczaj zawierające rakotwórczy Cd.Silver braze alloys, usually containing carcinogenic Cd, are used for joints operating at elevated temperatures, corrosion-resistant and precision products.

Przykładowo, z polskiego opisu patentowego nr 179 234 znany jest stop lutowniczy zawierający wagowo: 20 - 70% Ag, 10 - 34%Cu, 0 - 30% Zn, 0 - 35% Sn oraz 0 - 60% rakotwórczego Cd, przy czym skład poszczególnych stopów wybrany jest z zakresu eutektyk potrójnych dla AgCuCd 20 - 40% Ag, 15 - 34% Cu i 0 - 60% Cd, a dla AgCuZn 50 - 65% Ag, 12 - 34% Cu i 20 - 30% Zn, pseudopodwójnych AgCuSn 35 - 50% Ag, 15 - 35% Cu i 10 - 35% Sn oraz poczwórnych: AgCuZnCd 25 - 50% Ag, 10 - 20% Cu, 5 - 20% Zn i 10 - 40% Cd, a także AgCuSnZn 40 - 70% Ag, 10 - 20% Cu, 5-15% Zn i 5-15% Sn.For example, Polish patent specification No. 179 234 describes a solder containing by weight: 20 - 70% Ag, 10 - 34% Cu, 0 - 30% Zn, 0 - 35% Sn and 0 - 60% carcinogenic Cd, the composition of which is individual alloys are selected from the range of triple eutectics for AgCuCd 20 - 40% Ag, 15 - 34% Cu and 0 - 60% Cd, and for AgCuZn 50 - 65% Ag, 12 - 34% Cu and 20 - 30% Zn, pseudo-double AgCuSn 35 - 50% Ag, 15 - 35% Cu and 10 - 35% Sn and quadruple: AgCuZnCd 25 - 50% Ag, 10 - 20% Cu, 5 - 20% Zn and 10 - 40% Cd, as well as AgCuSnZn 40 - 70% Ag, 10 - 20% Cu, 5-15% Zn and 5-15% Sn.

W ostatnich latach opracowano twarde lutowia, które w swoim składzie chemicznym nie zawierają Cd, a mogą być stosowane do twardego lutowania metali.In recent years, Cd-free hard solders have been developed that can be used for brazing metals.

Z opisu patentowego DE 4315190 znany jest stop zawierający wagowo: 45 - 80% Ag, 5 - 25% Cu, 0,1 - 5% In i/lub Sn oraz 10 - 25% Ga.DE 4315190 describes an alloy containing by weight: 45 - 80% Ag, 5 - 25% Cu, 0.1 - 5% In and / or Sn and 10 - 25% Ga.

Z opisu patentowego DE 4315189 znany jest stop zawierający wagowo: 45 - 80% Ag, 14 - 25% Cu, 1 - 7% Zn, 0 - 5% In i/lub Sn oraz 10 - 25% Ga.DE 4315189 describes an alloy containing by weight: 45 - 80% Ag, 14 - 25% Cu, 1 - 7% Zn, 0 - 5% In and / or Sn and 10 - 25% Ga.

W opisie patentowym DE 43233227 przedstawiony jest stop zawierający wagowo: 30 - 80% Ag, 10 36% Cu, 15 - 32% Zn, 0,5 - 7% Sn, 0 - 5% In i 0,5 - 7% Ga.DE 43233227 describes an alloy containing by weight: 30-80% Ag, 36% Cu, 15-32% Zn, 0.5-7% Sn, 0-5% In and 0.5-7% Ga.

Z opisu patentowego DE 19940115 jest znane bezkadmowe twarde lutowie zawierające wagowo: 45 - 75% Ag, 10 - 30%Cu, do 20% Ga, 1 - 25% Zn, do 6% Sr i/lub In, 0,1 - 8% Mn lub 0,1 - 3% Si i/lub Ge, i ewentualnie łącznie do 5% dalszych składników takich jak Co i Ni.DE 19940115 describes cadmium-free braze alloys containing by weight: 45 - 75% Ag, 10 - 30% Cu, up to 20% Ga, 1 - 25% Zn, up to 6% Sr and / or In, 0.1 - 8 % Mn, or 0.1-3% Si and / or Ge, and optionally up to 5% in total of further ingredients such as Co and Ni.

Przedstawione bezkadmowe lutowia posiadają na tyle dobrą zwilżalność, że mogą być stosowane do twardego łączenia metali, jednak zawartość w nich Ga nie wpływa dobrze na zwilżalność i na ich temperatury pracy, przez co proces lutowania jest utrudniony. Ponadto lutowia te charakteryzują się niską plastycznością w stanie po odlaniu, co utrudnia ich przeróbkę plastyczną w celu uzyskania wyrobu w postaci handlowej.The presented cadmium-free solders have sufficiently good wettability that they can be used for hard joining of metals, but their Ga content does not have a good effect on the wettability and their operating temperatures, which makes the brazing process difficult. Moreover, these solders are characterized by low plasticity in the as-cast condition, which makes it difficult to plasticize them in order to obtain a product in a commercial form.

Celem wynalazku było opracowanie twardego lutowia o obniżonej temperaturze topnienia i z ograniczoną do 40% zawartością srebra, a nie zawierającego szkodliwego kadmu.The aim of the invention was to develop a braze alloy with a lowered melting point and a silver content limited to 40% and no harmful cadmium.

Lutowie według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera wagowo: 38 - 40% Ag, 8 -10% Mn, 6 - 8% Sn, 23 - 40% Cu, a także 19 - 20% Zn.The solder according to the invention is characterized in that it contains by weight: 38 - 40% Ag, 8 - 10% Mn, 6 - 8% Sn, 23 - 40% Cu, and also 19 - 20% Zn.

Dzięki swoistej kompozycji składu, lutowie to posiada bardzo dobrą zwilżalność i niską temperaturę lutowania w porównaniu do konwencjonalnych lutowi twardych. Lutowia takie można stosować do lutowania drobnych części, zwłaszcza gdy jest wymagana niska temperatura lutowania i gdy tworzywo jest wrażliwe na pęknięcia w podwyższonych temperaturach.Due to the specific composition of the composition, this solder has very good wettability and a low soldering temperature compared to conventional brazing solders. Such solders can be used for soldering small parts, especially when low soldering temperatures are required and when the material is sensitive to cracks at elevated temperatures.

Lutowie według wynalazku przedstawiono dokładnie w przykładach wykonania.The solder according to the invention is shown in detail in the working examples.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Bezkadmowe twarde lutowie zawiera wagowo: 38% Ag, 19% Zn, 10% Mn, 7% Sn i 26% Cu. Lutowie to charakteryzuje się temperaturą topnienia poniżej 650°C, przy zawartości Ag poniżej 40%.Cadmium free braze alloys contain by weight: 38% Ag, 19% Zn, 10% Mn, 7% Sn and 26% Cu. This solder has a melting point below 650 ° C, with an Ag content below 40%.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Bezkadmowe twarde lutowie zawiera wagowo: 39% Ag, 19,5% Zn, 9% Mn, 6,5% Sn i 26% Cu. Lutowie to charakteryzuje się temperaturą topnienia poniżej 650°C, przy zawartości Ag poniżej 40%.Cadmium free braze alloys contain by weight: 39% Ag, 19.5% Zn, 9% Mn, 6.5% Sn and 26% Cu. This solder has a melting point below 650 ° C, with an Ag content below 40%.

P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3

Bezkadmowe twarde lutowie zawiera wagowo: 40% Ag, 20% Zn, 8% Mn, 6% Sn i 26% Cu. Lutowie to charakteryzuje się temperaturą topnienia poniżej 650°C, przy 40% zawartości Ag.Cadmium free braze alloys contain by weight: 40% Ag, 20% Zn, 8% Mn, 6% Sn and 26% Cu. This solder has a melting point of less than 650 ° C, with a 40% Ag content.

Claims

Cadmium free braze alloys containing Ag, Mn and Sn and 19 - 20% by weight of Zn and at least 23% Cu, characterized in that the weight content of Ag is 38 - 40%, Mn 8 - 10%, and Sn 6 - 8%, while Cu not more than 40%.