[发明专利]一种高铺展性锡锑稀土无铅焊料合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其为一种高铺展性锡锑稀土无铅焊料合金及其制备方法。

背景技术

现有无铅焊料合金如CN200810022476.X号申请所提供的一种无银的锡铋铜系无铅焊料，该焊料由锡、铋、铜、稀土元素铈及镍组成，按重量百分比计，含铋1～6.5％、含铜0.5～0.8％、含铈0.01～0.1％、含镍0.01～0.2％，余量为锡，按比例称取精锡锭、纯铋、及Sn-Cu、Sn-Ce、Sn-Ni中间合金锭，先将锡锭熔化，然后再依次加入纯铋、Sn-Cu、Sn-Ce、Sn-Ni中间合金锭，待完全熔化且成分均匀后浇注成焊料锭或其他形状的焊料坯料。熔点范围控制在215-227℃内, 铺展面积67-79（Cu:mm2/0.2g）。焊点剪切强度为29.7-43.5Mpa。该焊料合金的熔点较高，铺展性能有限，因此限制了材料的广泛使用。

发明内容

本发明的目针对上述技术缺陷，提供一种高铺展性锡锑稀土无铅焊料合金，该合金不仅强度高，而且材料具有良好的铺展性。

本发明的另一目的是提供一种高铺展性锡锑稀土无铅焊料合金制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种高铺展性锡锑稀土无铅焊料合金，该合金各组份的重量百分含量为：Sb7.0-9.0wt％，In0.01～0.03wt％，Bi1～3wt％，Cd0.01～0.03wt％，Sm0.01～0.03wt％，Nd0.01～0.03wt％，余量为Sn。

其中上述合金为粉状，合金颗粒的粒度为60-90μm。

上述高铺展性锡锑稀土无铅焊料合金制备方法，该方法包括如下步骤:

a、按重量百分比Sb7.0-9.0wt％、In0.01～0.03wt％、Bi1～3wt％、Cd0.01～0.03wt％、Sm0.01～0.03wt％、Nd0.01～0.03wt％，余量为Sn进行配料；

b、将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为500-530℃，得到母合金，然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为350-370℃，重熔管式坩埚的底部置于快淬炉转轮轮缘之上2-4mm处，将上述母合金置于管式坩埚内熔化，合金熔融后在氩气作用下从坩埚底部直径为1mm的孔中喷出与旋转的转轮边缘接触，形成厚度为200-250微米，宽度为3-6毫米的合金带；转轮轮缘的旋转线速度为11～13m/s；然后将合金带粉碎，然后再放入球磨机中研磨15-20min后，取出筛分，取筛分得到粒度为60-90μm的合金颗粒。

本发明相比现有技术产生的有益效果如下：

本发明中的Sb、In、Bi可使锡合金的熔点降低和铺展性提高。Cd能提高合金的铺展性和提高强度，Sm形成弥散的Cd11Sm、SmSn3化合物，有效提高合金的强度，Nd能提高铺展性。因此，本发明提供的无银的锡系无铅焊料，不仅具有良好的焊接性能，而且力学性能较高。

本发明合金在凝固中，采用快淬方式冷却，可以有效减小合金中的相，同时保证化学成分的均匀分布，这样不仅保证了焊接工艺性能，也保证了合金的力学性能。

本发明的合金性能见表1。

本发明制备方法中，不使用贵重金属银，所取原料成本降低；另外合金经过快速冷却，保证了合金成分、组织和性能的均匀性，因此也就保证了合金的质量。本发明合金具有熔点低、焊点强度高且成本低的优点。因此使用的自由度更大,为扩大这种焊接方法的应用范围和进一步优化接头性能均提供了可能。该合金制备工艺简便，生产的合金具有良好的性能，非常便于工业化生产。

附图说明

图1为本发明实施例一制备的高铺展性锡锑稀土无铅焊料合金的组织图。

具体实施方式：

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明进行进一步说明：

实施例1:

各原料按如下质量百分比配料：Sb7wt％、In0.01wt％、Bi1wt％、Cd0.01wt％、Sm0.01wt％、Nd0.01wt％，余量为Sn。