CN101157161A - 一种锡锌硒合金焊料 - Google Patents
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Abstract
一种锡锌硒合金焊料，重量比为锌6～9％，硒0.1～0.5％，锡余量，将合金放入炉中冶炼，溶化后浇铸。本发明的有益效果是在锡锌焊料中加入硒元素，使焊料的熔点降低，熔程增大，有效地抑制了熔化时焊料表面氧化层的形成，气液表面张力减小且降低焊料的硬度和剪切强度，又使焊料的铺展率增大，浸润角减小，提高了焊料的可焊性；加入硒元素后，抑制了粗大的β－Sn晶料生成，即通过对焊料凝固结晶过程的变质作用，实现凝固组织的均匀化，从而提高焊料的力学性能及抗蠕变疲劳特性。同时硒元素的加入显著改善焊料的抗氧化、耐腐蚀，提高了焊接的性能，同时，成分简单，冶炼制备容易，制作成本低，易于获得推广使用。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种焊接材料，特别是涉及一种适合用于电子组装与封装及电器设备，通讯器材、汽车等焊接的锡锌硒合金焊料。
【背景领域】
锡铅焊料作为现代电子的主要焊接材料，是最成熟、应用最为广泛并且有主导地位的低温焊料。但随着人们环保意识的增强，含铅及铅化合物对人类和环境的危害，使世界各国对限制含铅焊料的立法越来越严厉，因此电子工业中，对能够替代含铅焊料的环保材料的需求日益增长，世界各国近年来开展了大量研究，产生了多种系无铅焊料，其中，锡锌系无铅焊料，是一种有前途的无铅焊料，其溶点接近锡铅焊料可兼容现有的工艺、设备以及高强度，资源丰富，价格低廉等特点，而备受瞩目。然而，锌元素较活泼，容易发生氧化，使锡锌合金的润湿性、抗氧化和抗腐蚀性很差，影响了该焊料的大面积应用和推广。
综合了解，国内外所出现的锡锌焊料的专利和文献资料，他们将铝、铜、铟、稀土、磷、镍、镁、镓、钴、铈、铬、锗等元素，添加到锡锌焊料中，以改善锡锌焊料的性能，但作用都不明显，有的添加量在0.001％-0.01％之间，起得作用不大，或冶炼制备复杂。
如下表列举了在锡锌合金中加入其他元素后，给性能带来的优缺点。
| 添加元素 | 优点 | 缺点 |
| 银 | 提高机械强度，热疲劳性增强了合金组织的稳定性和焊点表面光泽度。 | 降低延展性和抗腐蚀性 |
| 铋 | 降低合金的熔点，提高润湿性，提高抗拉强度，剪切强度和延伸率。 | 有一定毒性，脆性增大，塑性、超电势降低，焊点表面光泽度下降。 |
| 添加元素 | 优点 | 缺点 |
| 铜 | 提高了抗拉强度 | 焊点结合强度减小。 |
| 铟 | 降低合金的熔点，铺展面积增大，提高浸润性。 | 价格昂贵 |
| 磷 | 防止合金在熔融状态下氧化 | 焊料的延伸率下降焊料变脆 |
| 铝 | 改善焊料的抗氧化性和润湿性 | 使焊料结构松脆，降低焊接的结合强度 |
| 镍、镓、钴、镁、铈、锗、稀土 | 提高了焊料的润湿性或抗氧化性 | 焊料和焊点结合的力学性能降低，可靠性下降。有的添加在0.01％以下，作用不大。 |
【发明内容】
本发明的目的是提供一种锡锌硒合金无铅焊料，以解决目前制约锡锌合金焊料使用存在的问题，使其不但抗氧化和耐腐蚀性，得到进一步的改善，而且在保证熔点、抗拉强度基本不变的前提下，其焊料的润湿性和延展性等性能有明显的增加，从而为电子组装与封装及电器设备、通讯器材、汽车等焊接加工，提供优质的焊接材料。
本发明的具体技术方案为一种锡锌硒合金无铅焊料，重量比为锌6～9％，硒0.1～0.5％，锡余量，将合金放入炉中冶炼，溶化后浇铸。
本发明的有益效果是在锡锌焊料中加入硒元素，使焊料的熔点降低，熔程增大，有效地抑制了熔化时焊料表面氧化层的形成，气液表面张力减小且降低焊料的硬度和剪切强度，又使焊料的铺展率增大，浸润角减小，提高了焊料的可焊性；加入硒元素后，抑制了粗大的β-Sn晶粒生成，即通过对焊料凝固结晶过程的变质作用，实现凝固组织的均匀化，从而提高焊料的力学性能及抗蠕变疲劳特性。同时硒元素的加入显著改善焊料的抗氧化、耐腐蚀，提高了焊接的性能，同时，成份简单，冶炼制备容易，制作成本低，易于获得推广使用。
【具体实施方式】
将锌6～9％，硒0.1～0.5％，锡余量重量比的合金放入炉中冶炼，溶化后浇铸。可制成各种焊料产品，如焊料母合金、焊条块、焊丝、焊球、焊粉和焊膏等。
实施例1：
各原料的重量百分比：
硒：0.45％
锌：9％
锡：余量
放入炉中冶炼，熔化浇铸。即制得本发明的锡锌硒合金无铅焊料
实施例2：
各原料的重量百分比：
硒：0.4％
锌：8.5％
锡：余量
放入炉中冶炼，熔化浇铸。即制得本发明的锡锌硒合金无铅焊料
实施例3：
各原料的重量百分比：
硒：0.35％
锌：8％
锡：余量
放入炉中冶炼，熔化浇铸。即制得本发明的锡锌硒合金无铅焊料
实施例4：
各原料的重量百分比：
硒：0.3％
锌：7.5％
锡：余量
放入炉中冶炼，熔化浇铸。即制得本发明的锡锌硒合金无铅焊料
实施例5：
各原料的重量百分比：
硒：0.25％
锌：7％
锡：余量
放入炉中冶炼，熔化浇铸.即制得本发明的锡锌硒合金无铅焊料。
实施例6：
各原料的重量百分比：
硒：0.2％
锌：6.5％
锡：余量
放入炉中冶炼，熔化浇铸.即制得本发明的锡锌硒合金无铅焊料。
实施例7：
各原料的重量百分比：
硒：0.15％
锌：6％
锡：余量
放入炉中冶炼，熔化浇铸.即制得本发明的锡锌硒合金无铅焊料。
Claims (5)
1.一种锡锌硒合金焊料，其特征在于：重量比为锌6～9％，硒0.1～0.5％，锡余量，将合金放入炉中冶炼，溶化后浇铸。
2.如权利要求1所述的一种锡锌硒合金焊料，其特征在于：重量比为锌9％，硒0.45，锡余量。
3.如权利要求1所述的一种锡锌硒合金焊料，其特征在于：重量比为锌8％，硒0.35，锡余量。
4.如权利要求1所述的一种锡锌硒合金焊料，其特征在于：重量比为锌7％，硒0.25，锡余量。
5.如权利要求1所述的一种锡锌硒合金焊料，其特征在于：重量比为锌6％，硒0.15，锡余量。
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Effective date of registration: 20170321 Address after: 315400 Zhejiang city of Ningbo province Wolong new villa village of Yuyao City Li Zhou Street No. 53-1 Patentee after: Ningbo Island New Materials Co. Address before: Wolong new villa village 315400 Zhejiang city of Yuyao Province Li Zhou Street No. 53-1 Patentee before: NINGBO SHENGZHIDAO SOLDER MATERIAL Co.,Ltd. |
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