[发明专利]碳纳米管强化Sn-58Bi无铅钎料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温无铅钎料及其制备方法。

背景技术

以Sn-58Bi合金系为代表的低温焊料在低温封装的应用中具有独特的优势。但是由于Bi本身很脆使得Sn-58Bi合金脆性大，延展性小。Bi在合金中易结晶形成粗大不规则的形状，特别是在长期高温工作时粗化更严重，导致合金塑性降低，甚至出现脆性破坏，从而严重影响焊接接头性能，因此降低合金的脆性是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决Bi本身很脆使Sn-58Bi合金塑性降低，影响焊接接头性能的问题，提供了一种碳纳米管强化Sn-58Bi无铅钎料及其制备方法。

本发明碳纳米管强化Sn-58Bi无铅钎料是将共晶Sn-58Bi合金粉和碳纳米管在氩气保护下球磨，然后将混合物加入助焊剂进行熔炼，空冷制成，其中共晶Sn-58Bi合金粉和碳纳米管球磨后的混合物中碳纳米管的质量分数为0.01%～0.1%，共晶Sn-58Bi合金粉和碳纳米管球磨后的混合物与助焊剂的质量比为8﹕2。

碳纳米管强化Sn-58Bi无铅钎料的制备方法如下：一、将共晶Sn-58Bi合金粉和碳纳米管在氩气保护下，以300r/min的转速球磨50min，得到碳纳米管质量分数为0.01%～0.1%的钎料粉末；二、将钎料粉末与助焊剂按照8﹕2的质量比混合均匀后在170℃～180℃的条件下保温60s～80s熔炼，空冷，即得碳纳米管强化Sn-58Bi无铅钎料。

上述共晶Sn-58Bi合金粉的粒度为25μm～75μm；上述助焊剂为Flux55。

本发明的碳纳米管强化Sn-58Bi无铅钎料抗弯强度最高为184.12MPa，与Sn-58Bi钎料合金的抗弯强度（167.68MPa）相比，其抗弯强度提高了10％。碳纳米管强化Sn-58Bi无铅钎料的延伸率（21.68%）与Sn-58Bi钎料合金的延伸率（14.56%）相比提高了将近48.90％。在再流焊点的拉脱强度试验表明，与原始钎料相比，碳纳米管强化Sn-58Bi无铅钎料抗拉强度在分布在11～15N的焊点数量提高了52.2%。

附图说明

图1是本发明所用碳纳米管的SEM形貌图；图2是具体实施方式十三中三点弯曲试验示意图；图3是具体实施方式十三中三点弯曲试验示意图；图4是具体实施方式十三中拉伸试样示意图；图5是具体实施方式十三中拉伸断口中观察到的碳纳米管的形貌图；图6是具体实施方式十三中拉脱强度检验测试示意图；图7是本发明所用Sn-58Bi钎料的组织形貌图；图8是具体实施方式十三中所得碳纳米管强化Sn-58Bi无铅钎料（Sn-58Bi-0.03CNTs）的组织形貌图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式中碳纳米管强化Sn-58Bi无铅钎料是将共晶Sn-58Bi合金粉和碳纳米管在氩气保护下球磨，然后将混合物加入助焊剂进行熔炼，空冷制成，其中共晶Sn-58Bi合金粉和碳纳米管球磨后的混合物中碳纳米管的质量分数为0.01%～0.1%，共晶Sn-58Bi合金粉和碳纳米管球磨后的混合物与助焊剂的质量比为8﹕2。所述共晶Sn-58Bi合金粉中Sn的质量分数为42%，Bi的质量分数为58%。

本实施方式中所用的碳纳米管为多壁碳纳米管。

本实施方式中所用的碳纳米管（FloTube9000）由天奈纳米（Cnano）有限公司提供，球磨所用的球磨机为南京大学仪器厂生产的QM-1SP型行星式球磨机。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述共晶Sn-58Bi合金粉的粒度为25μm～75μm。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是所述助焊剂为Flux55。其它与具体实施方式一或二之一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是所述共晶Sn-58Bi合金粉和碳纳米管球磨后的混合物中碳纳米管的质量分数为0.04%～0.08%。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是所述共晶Sn-58Bi合金粉和碳纳米管球磨后的混合物中碳纳米管的质量分数为0.06%。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是所述共晶Sn-58Bi合金粉和碳纳米管球磨后的混合物中碳纳米管的质量分数为0.03%。其它与具体实施方式一至五之一相同。