一種鑭硒銫鋅錫合金焊料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電路損耗材料，具體涉及了一種鑭砸銫鋅錫合金焊料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉛錫合金是一種曾被普遍使用的焊接材料，但是由于鉛對人的巨大毒性，引起世界極大關(guān)注，并興起了無鉛化的趨勢?，F(xiàn)有對無鉛焊料的要求主要有:1、鉛含量低于0.1% ;
2、熔點(diǎn)越接近鉛錫共晶金越好；3、導(dǎo)電導(dǎo)熱性良好；4、有一定的強(qiáng)度和延展性，可加工性好；5、原料供應(yīng)充足，價(jià)格低廉；6、成分不能太復(fù)雜，便于回收利用。
[0003]現(xiàn)有的無鉛焊料，有代表性的，如錫銀系列合金中Sn35Ag是錫銀共晶合金，具有較低的熔化溫度，但銀價(jià)昂貴，而且熔點(diǎn)略高，為了降低其熔化溫度，通常的辦法是加入大量的鉍和/或銦，但鉍的加入使合金變得硬而脆，不僅使加工困難，而且使焊接頭不能耐受沖擊，易于開焊；而銦的加入因銦的儲量有限，價(jià)格高昂，而使成本高難以接受。另一種有代表性的無鉛焊料，如錫銻系列合金中的Sn5Sb，其固相線溫度為235 V，液相線溫度為240°C，降低熔點(diǎn)的辦法和弊端與錫銀合金系列一樣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種既能避免鉛的危害，又具有良好焊接性能和電氣機(jī)械性能的鑭砸銫鋅錫合金焊料及其制備方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種鑭砸銫鋅錫合金焊料，以該合金焊料的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述的合金焊料含有鑭(La)0.2 ?0.5%、砸(Se) 0.1 ?0.5%、銫(Cs) 0.05 ?0.1%、鋅(Zn) 5 ?10%，余量為錫(Sn)以及不超過0.1%的雜質(zhì)。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，以上所述的合金焊料含有鑭0.3?0.4%、砸0.2?
0.4%、銫0.05?0.08%、鋅5?8%，余量為錫以及不超過0.1%的雜質(zhì)。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，以上所述的無鉛焊料含有鑭0.35%、砸0.3%、銫0.07%、鋅7%，余量為錫以及不超過0.1%的雜質(zhì)。雜質(zhì)主要成分有硫、碳、鐵、鈉等元素。
[0008]在本發(fā)明中，作為輔助組分，不僅增加了鑭(稀土元素)和鋅，還增加了銫元素，可以有效的清除非真空式攪拌過程中侵入錫液的空氣，進(jìn)一步提高了無鉛焊料的焊接性能和電氣機(jī)械性能。再加入砸元素，使焊料的熔點(diǎn)降低，熔程增大，有效地抑制了熔化時焊料表面氧化層的形成，氣液表面張力減小且降低焊料的硬度和剪切強(qiáng)度，又使焊料的鋪展率增大，浸潤角減小，提高了焊料的可焊性；加入砸元素后，抑制了粗大的β — Sn晶料生成，即通過對焊料凝固結(jié)晶過程的變質(zhì)作用，實(shí)現(xiàn)凝固組織的均勻化，從而提高焊料的力學(xué)性能及抗蠕變疲勞特性；同時砸元素的加入顯著改善焊料的抗氧化、耐腐蝕，提高了焊接的性會K。
[0009]一種制備上述的鑭砸銫鋅錫合金焊料的方法，包括以下步驟: (1)首先將錫塊熔化成錫液，然后向錫液中加入鋅塊，待鋅塊熔化后，得到錫鋅混合液，并在450 °C溫度下攪拌60?90分鐘；
(2)將含有鑭、銫元素的鋅基中間合金投入錫鋅混合液中，升溫，待含有鑭、銫元素的鋅基中間合金熔化后，再加入砸酸鈉，繼續(xù)攪拌30?60分鐘；然后邊攪拌邊將含鑭銫鋅的焊料澆鑄成圓截面擠壓坯；
(3)將步驟(2)制得的圓截面擠壓坯擠壓成粗線坯，再經(jīng)多次拉拔成鑭砸銫鋅錫合金焊料成品。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明的焊料中不用添加鉛元素，所得的焊料成品同樣具備良好的焊接性能和電氣機(jī)械性能，環(huán)保，不危害焊接工作人員的健康。
[0011]2、在錫中添加少量的鑭、砸、鋅、銫等元素，可以極大的增加了成品焊料的延展性，降低其熔化點(diǎn)，提高成品焊料抗氧化性等等；另外，鑭、銫、砸只是加入少量，因此，本發(fā)明的焊料制備成本較低，也是比較推廣使用。
[0012]3、工藝簡單、安全可靠。鑭、銫元素主要以鋅基中間合金覺得形式加入，這比加入單純的鑭、銫元素要好很多，避免由于其的活潑屬性，在進(jìn)行攪拌前，就已經(jīng)發(fā)生反應(yīng)，從而影響焊料成品的性能。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0014]實(shí)施例1:
一種鑭砸銫鋅錫合金焊料，以該合金焊料的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述的合金焊料含有鑭0.2%、砸0.1%、銫0.05%、鋅5%，余量為錫以及不超過0.1%的雜質(zhì)。
[0015]實(shí)施例2:
一種鑭砸銫鋅錫合金焊料，以該合金焊料的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述的合金焊料含有鑭0.5%、砸0.5%、銫0.1%、鋅10%，余量為錫以及不超過0.1%的雜質(zhì)。
[0016]實(shí)施例3:
一種鑭砸銫鋅錫合金焊料，以該合金焊料的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述的合金焊料含有鑭0.35%、砸0.3%、銫0.07%、鋅7%，余量為錫以及不超過0.1%的雜質(zhì)。
[0017]制備上述實(shí)施例1-3的鑭砸銫鋅錫合金焊料的方法，包括以下步驟:
(1)首先將錫塊熔化成錫液，然后向錫液中加入鋅塊，待鋅塊熔化后，得到錫鋅混合液，并在450 °C溫度下攪拌60分鐘；
(2)將含有鑭、銫元素的鋅基中間合金投入錫鋅混合液中，升溫，待含有鑭、銫元素的鋅基中間合金熔化后，再加入砸酸鈉，繼續(xù)攪拌30分鐘；然后邊攪拌邊將含鑭銫鋅的焊料澆鑄成圓截面擠壓坯；
(3)將步驟(2)制得的圓截面擠壓坯擠壓成粗線坯，再經(jīng)多次拉拔成鑭砸銫鋅錫合金焊料成品。
[0018]實(shí)施例4:
一種鑭砸銫鋅錫合金焊料，以該合金焊料的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述的合金焊料含有鑭0.3%、砸0.2%、銫0.05%、鋅5%，余量為錫以及不超過0.1%的雜質(zhì)。
[0019]實(shí)施例5:
一種鑭砸銫鋅錫合金焊料，以該合金焊料的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述的合金焊料含有鑭0.4%、砸0.4%、銫0.08%、鋅8%，余量為錫以及不超過0.1%的雜質(zhì)。
[0020]實(shí)施例6:
一種鑭砸銫鋅錫合金焊料，以該合金焊料的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述的合金焊料含有鑭0.35%、砸0.2%、銫0.07%、鋅8%，余量為錫以及不超過0.1%的雜質(zhì)。
[0021]制備上述實(shí)施例4-6的鑭砸銫鋅錫合金焊料的方法，包括以下步驟:
(1)首先將錫塊熔化成錫液，然后向錫液中加入鋅塊，待鋅塊熔化后，得到錫鋅混合液，并在450 °C溫度下攪拌90分鐘；
(2)將含有鑭、銫元素的鋅基中間合金投入錫鋅混合液中，升溫，待含有鑭、銫元素的鋅基中間合金熔化后，再加入砸酸鈉，繼續(xù)攪拌60分鐘；然后邊攪拌邊將含鑭銫鋅的焊料澆鑄成圓截面擠壓坯；
(3)將步驟(2)制得的圓截面擠壓坯擠壓成粗線坯，再經(jīng)多次拉拔成鑭砸銫鋅錫合金焊料成品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鑭砸銫鋅錫合金焊料，其特征在于:以該合金焊料的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述的合金焊料含有鑭0.2?0.5%、砸0.1?0.5%、銫0.05?0.1%、鋅5?10%，余量為錫以及不超過0.1%的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑭砸銫鋅錫合金焊料，其特征在于:所述的合金焊料含有鑭0.3?0.4%、砸0.2?0.4%、銫0.05?0.08%、鋅5?8%，余量為錫以及不超過0.1%的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑭砸銫鋅錫合金焊料，其特征在于:所述的無鉛焊料含有鑭0.35%、砸0.3%、銫0.07%、鋅7%，余量為錫以及不超過0.1%的雜質(zhì)。
4.一種制備如權(quán)利要求1-3任一所述的鑭砸銫鋅錫合金焊料的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)首先將錫塊熔化成錫液，然后向錫液中加入鋅塊，待鋅塊熔化后，得到錫鋅混合液，并在450 °C溫度下攪拌60?90分鐘； (2)將含有鑭、銫元素的鋅基中間合金投入錫鋅混合液中，升溫，待含有鑭、銫元素的鋅基中間合金熔化后，再加入砸酸鈉，繼續(xù)攪拌30?60分鐘；然后邊攪拌邊將含鑭銫鋅的焊料澆鑄成圓截面擠壓坯； (3)將步驟(2)制得的圓截面擠壓坯擠壓成粗線坯，再經(jīng)多次拉拔成鑭砸銫鋅錫合金焊料成品。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鑭硒銫鋅錫合金焊料及其制備方法，以該合金焊料的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述的合金焊料含有鑭0.2～0.5%、硒0.1～0.5%、銫0.05～0.1%、鋅5～10%，余量為錫以及不超過0.1%的雜質(zhì)。本發(fā)明的合金焊料不含鉛元素，既能避免鉛的危害，又具有良好焊接性能和電氣機(jī)械性能；而且其工藝簡單、安全可靠。
【IPC分類】B23K35-40, B23K35-26
【公開號】CN104607817
【申請?zhí)枴緾N201410755091
【發(fā)明人】徐國華, 羅永城, 羅永山, 羅永平
【申請人】徐國華, 羅永城
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月11日