一種無鉛焊料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電路損耗材料，具體涉及了一種無鉛焊料及其制備方法。
【背景技術】
[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，引起世界極大關注，并興起了無鉛化的趨勢。現有對無鉛焊料的要求主要有:1、鉛含量低于0.1% ;
2、熔點越接近鉛錫共晶金越好；3、導電導熱性良好；4、有一定的強度和延展性，可加工性好；5、原料供應充足，價格低廉；6、成分不能太復雜，便于回收利用。
[0003]現有的無鉛焊料，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，但銀價昂貴，而且熔點略高，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，降低熔點的辦法和弊端與錫銀合金系列一樣。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于針對現有技術的不足，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械性能的無鉛焊料及其制備方法。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案:
一種無鉛焊料，以該無鉛焊料的質量為基準，所述的無鉛焊料含有鈰(Ce)0.2?0.5%、銫(Cs) 0.05 ?0.1%、鋅(Zn) 5 ?10%，余量為錫(Sn)。
[0006]作為本發明的進一步優選，以上所述的無鉛焊料含有鈰0.3?0.4%、銫0.05?
0.08%、鋅5?8%，余量為錫。
[0007]作為本發明的進一步優選，以上所述的無鉛焊料含有鈰0.35%、銫0.07%、鋅7%，余量為錫。
[0008]在本發明中，作為輔助組分，不僅增加了鈰(稀土元素)和鋅，還增加了銫元素，銫為活潑金屬，可以有效的清除在制備(攪拌)過程中侵入錫液的空氣，進一步提高了無鉛焊料的焊接性能和電氣機械性能。
[0009]一種制備上述的無鉛焊料的方法，包括以下步驟:
(I)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 )將含有鐘、銫元素的鋅基中間合金投入錫鋅混合液中，升溫，待含有鐘、銫元素的鋅基中間合金熔化后，繼續攪拌30?60分鐘；然后邊攪拌邊將含鈰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，再經多次拉拔成無鉛焊料成品。
[0010]本發明的優點: 1、本發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械性能，環保，不危害焊接工作人員的健康。
[0011]2、在錫中添加少量的鈰、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；另外，鈰、銫只是加入少量，因此，本發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。鈰、銫元素主要以鋅基中間合金覺得形式加入，這比加入單純的鈰、銫元素要好很多，避免由于其的活潑屬性，在進行攪拌時，就已經發生反應，從而影響焊料成品的性能。
【具體實施方式】
[0013]下面結合實施例對本發明進一步說明。
[0014]實施例1:
一種無鉛焊料，以該無鉛焊料的質量為基準，所述的無鉛焊料含有鈰0.2%、銫0.05%、鋅5%，余量為錫。
[0015]實施例2:
一種無鉛焊料，以該無鉛焊料的質量為基準，所述的無鉛焊料含有鈰0.5%、銫0.1%、鋅10%，余量為錫。
[0016]實施例3:
一種無鉛焊料，以該無鉛焊料的質量為基準，所述的無鉛焊料含有鈰0.35%、銫0.07%、鋅7%，余量為錫。
[0017]制備上述實施例1-3的無鉛焊料的方法，包括以下步驟:
(I)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 )將含有鐘、銫元素的鋅基中間合金投入錫鋅混合液中，升溫，待含有鐘、銫元素的鋅基中間合金熔化后，繼續攪拌30分鐘；然后邊攪拌邊將含鈰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，再經多次拉拔成無鉛焊料成品。
[0018]實施例4:
一種無鉛焊料，以該無鉛焊料的質量為基準，所述的無鉛焊料含有鈰0.3%、銫0.05%、鋅5%，余量為錫。
[0019]實施例5:
一種無鉛焊料，以該無鉛焊料的質量為基準，所述的無鉛焊料含有鈰0.4%、銫0.08%、鋅8%，余量為錫。
[0020]實施例6:
一種無鉛焊料，以該無鉛焊料的質量為基準，所述的無鉛焊料含有鈰0.35%、銫0.05%、鋅8%，余量為錫。
[0021]制備上述實施例4-6的無鉛焊料的方法，包括以下步驟:
(I)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 )將含有鐘、銫元素的鋅基中間合金投入錫鋅混合液中，升溫，待含有鐘、銫元素的鋅基中間合金熔化后，繼續攪拌60分鐘；然后邊攪拌邊將含鈰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，再經多次拉拔成無鉛焊料成品。
【主權項】
1.一種無鉛焊料，其特征在于:以該無鉛焊料的質量為基準，所述的無鉛焊料含有鈰0.2?0.5%、銫0.05?0.1%、鋅5?10%，余量為錫。
2.根據權利要求1所述的無鉛焊料，其特征在于:所述的無鉛焊料含有鈰0.3?0.4%、銫0.05?0.08%、鋅5?8%，余量為錫。
3.根據權利要求1所述的無鉛焊料，其特征在于:所述的無鉛焊料含有鈰0.35%、銫0.07%、鋅7%，余量為錫。
4.一種制備如權利要求1-3任一所述的無鉛焊料的方法，其特征在于:包括以下步驟: (I)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 )將含有鐘、銫元素的鋅基中間合金投入錫鋅混合液中，升溫，待含有鐘、銫元素的鋅基中間合金熔化后，繼續攪拌30?60分鐘；然后邊攪拌邊將含鈰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，再經多次拉拔成無鉛焊料成品。
【專利摘要】本發明公開了一種無鉛焊料及其制備方法，以該無鉛焊料的質量為基準，所述的無鉛焊料含有鈰0.2～0.5%、銫0.05～0.1%、鋅5～10%，余量為錫。本發明的無鉛焊料既能避免鉛的危害，又具有良好焊接性能和電氣機械性能；而且其工藝簡單、安全可靠。
【IPC分類】B23K35-40, B23K35-26
【公開號】CN104588911
【申請號】CN201410755325
【發明人】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6日
【申請日】2014年12月11日