CN101318270B - 一种锌铝铜钛钕喷涂合金焊料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于海洋大气区、潮差区及盐雾区环境下工作的金属化聚脂薄膜电容器金属引出面合金焊料，尤其涉及一种锌铝铜钛钕喷涂合金焊料及其制备方法，该焊料中各种化学成分的重量份为铝(Al)2-7，铜(Cu)0.5-1.0，钛(Ti)0.05-1.5，钕(Nd)0.05-0.5，余量锌(Zn)。本发明锌铝铜钛钕喷涂合金焊料的优点是与电容器金属化聚脂薄膜芯片端面的电极层润湿性好，附着力强，通过喷涂工艺后形成的金属引出面导电性能优良、机械强度高、与电容器金属引脚焊接牢固，当引出脚为可伐丝或铁丝镀镍，镀锡合金时，使用无卤素有机助焊剂就可以进行焊接，特别是当电容器在潮湿盐雾腐蚀的恶劣环境下工作时，仍保持高可靠性能。

Description

一种锌铝铜钛钕喷涂合金焊料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种锌铝铜钛钕合金焊料，属于金属化聚脂薄膜电容器端面喷涂用的合金焊料制备技术领域。

背景技术

在电子工业中，用于金属化薄膜电容器端面喷涂的合金焊料，市场上目前分为两大类产品：一类是传统的含铅合金焊料，一类是无铅的合金焊料，含铅的合金焊料在生产和使用中，以及电子废弃物都会分解出大量铅直接威胁到人类健康和破坏生态环境，因而逐渐被无铅合金所取代。在现有无铅喷金焊料中，有的因锡含量大而造成成本高，有的虽然不含锡成分降低了成本，但是用于喷涂金属化薄膜电容器芯片两端后，形成的金属引出面在海洋大气区，潮差区、盐雾区等腐蚀环境下，由于耐蚀性差，金属引出面严重腐蚀，致使整机可靠性降低或故障。本发明锌铝铜钛钕合金焊料在恶劣的环境中，耐腐蚀、抗氧化，保持正常的导电性能和很高的剥离强度。金属引出面不会发生腐蚀现象，金属引出面与电容器引脚焊接处牢固不脱离、不松动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于海洋大气区、潮差区及盐雾区环境下工作的金属化聚脂薄膜电容器金属引出面合金焊料，尤其提供一种锌铝铜钛钕喷涂合金焊料及其制备方法，克服了上述传统合金焊料上述缺点。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种锌铝铜钛钕喷涂合金焊料，包括以下重量份组分：铝(A1)2-7、铜(Cu)0.5-1.0、钛(Ti)0.05-1.5、钕(Nd)0.05-0.5，锌(Zn)90-97.4，优选为以下重量份组分：Al 4.5、Cu 0.75、Ti 0.75、Nd 0.27，Zn 94.04。

所述焊料由于原料的来源，还可以包括重量份小于0.05％的杂质，但并不影响其性能。

本发明还提供了上述锌铝铜钛钕喷涂合金焊料的制备方法，包括以下步骤：将锌块加热熔化并继续升温保持在500-800℃；用铜线把钛块压入熔融的锌液中熔蚀之后，搅拌；用铜箔把从煤油中取出的钕稀土金属包裹严密，再用铝箔包裹在外层；用铜线把包好的钕包捆再次压入熔融的锌液中，熔蚀之后，搅拌，即得锌铝铜钛钕喷金焊料。

尤其进一步包括：将锌块加热熔化继续升温并保持在680±20℃；用铜线把钛块捆绑在不锈钢搅拌棒下端，压入熔融的锌液中熔蚀1-2小时之后，搅拌0.5-1小时。用铜箔把从煤油中取出的钕稀土金属迅速包裹严密，再用铝箔紧紧包裹在外层，用的铜线把包好的钕包捆绑在不锈钢搅拌棒下端，再次压入熔融的锌液中，熔蚀1-2小时之后，搅拌1-1.5小时即得锌铝铜钛钕喷金焊料。

所述铜线、铜箔的总重量份为铜总重量份，但三个连续步骤中为操作方便，铜线、铜箔、铜线的比例适量即可，如1∶1∶1。

本发明锌铝铜钛钕喷涂合金焊料，尤其是适合在海洋大气区，潮差区、盐雾区环境中使用，克服现有产品的不足，该焊料是以锌为基础金属加入铝、铜、钛及副族镧系稀土元素钕制成，锌的导电性能好，但极易氧化，力学性能也不够好，为了减轻锌的氧化倾向，细化晶粒，提高机械强度和韧性，加入适量铝进行改进，添加量在100份中，重量百分含量为2-7％，最佳重量百分含量为4-5％时，锌铝合金为亚共晶或共晶状态，此时综合力学性能虽然最好，但是锌铝合金的耐蚀性最差，只有当铝的含量达到或超过15％时，锌铝合金的耐蚀性最好，这又会使锌铝合金的塑性韧性大大降低，对合金丝的后序加工造成困难。而加入一定量的铜则会有效地抑制锌铝合金晶间腐蚀，当铜的加入量在0.5-1.0％时抗晶间腐蚀能力明显增强，同时细化了晶粒，当进一步提高铜的加入量时，并不能使锌铝合金耐蚀性得到进一步提高。

钛是一种非常容易氧化的金属元素，但是具有能使焊料容易与氧化物焊接的优点。当添加量在100份中为0.01-1.5％时，合金具有优异的耐腐蚀性，不受大气和海水、盐雾的侵蚀。并与锌铝铜合金形成稳定的多元合金，提高了机械强度和延展性，变于后序丝材加工。由于稀土元素钕的抗氧化性均高于其它的稀土元素，如镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)，当添加量在0.05-0.5％时，该合金焊料使用中活性有机助焊剂就与可伐丝，铁镀镍丝等难焊的引线焊接牢固，焊后不用清洗。

本发明锌铝铜钛钕喷涂合金焊料及其制备方法具有以下优点：

1、不含贵重金属锡，成本低。

2、有优异的抗氧化抗腐蚀性能，提高了电容器在恶劣环境下的使用寿命。

3、可焊性好、导电性优良、焊点牢固、剥离强度高。

4、特有的制备方法简单易行，并且保证了焊料的性能。

具体实施方式

实施例1

原料(kg)：铝4.0，铜0.5，钛1.5，钕0.05，锌94.04。

制备方法：将锌块加热熔化继续升温并保持在680±20℃。用1kg的铜线把钛块捆绑在不锈钢搅拌棒下端，压入熔融的锌液中熔蚀1小时之后，搅拌0.5小时。用铜箔把从保存在煤油中取出的钕稀土金属迅速包裹严密，再用2kg铝箔紧紧包裹在外层，用1kgφ2mm的铜线把包好的钕包捆绑在不锈钢搅拌棒下端，再次压入上述熔融的锌液中，熔蚀1小时之后，搅拌1小时即得锌铝铜钛钕喷金焊料，熔蚀和搅拌时间要充分，以保证反应完成以及合金相得均匀稳定。

实施例2

原料(kg)：铝4.5，铜0.8，钛0.06，钕0.1，锌94.04。

制备方法：将锌块加热熔化继续升温并保持在600℃；用2kg的铜线把钛块捆绑在不锈钢搅拌棒下端，压入熔融的锌液中熔蚀2小时之后，搅拌1小时。用铜箔把从保存在煤油中取出的钕稀土金属迅速包裹严密，再用1kg铝箔紧紧包裹在外层，用1kgφ2mm的铜线把包好的钕包捆绑在不锈钢搅拌棒下端，再次压入上述熔融的锌液中，熔蚀2小时之后，搅拌1.5小时即得锌铝铜钛钕喷金焊料。

实施例3

原料(kg)：铝5.0，铜1.0，钛0.09，钕0.05，锌93.06。

制备方法：同实施例1。

实施例4

原料(kg)：铝：2.8，铜0.75，钛1.2，钕0.27，锌90。

制备方法：同实施例2。

实施例5

原料(kg)：铝7，铜0.6，钛1.0，钕0.5，锌97.4。

制备方法：同实施例1

为证明本发明焊料的性能，按国家有关标准对实施例1-5的各项主要指标测试如下表：

以上数据表明本发明锌铝铜钛钕喷涂合金焊料焊后剥离强度高，焊点牢固，导电性能优良，经过盐雾腐蚀试验后，合金外观无明显变化，该材料能保证整机在潮湿盐雾恶劣环境中长期工作的高可靠性。

可见，本发明锌铝铜钛钕喷涂合金焊料的优点是与电容器金属化聚脂薄膜芯片端面的电极层润湿性好，附着力强，通过喷涂工艺后形成的金属引出面导电性能优良、机械强度高、与电容器金属引脚焊接牢固，当引出脚为可伐丝或铁丝镀镍，镀锡合金时，使用无卤素有机助焊剂就可以进行焊接，特别是当电容器在潮湿盐雾腐蚀的恶劣环境下工作时，仍保持高可靠性能。

Claims (6)

1.一种锌铝铜钛钕喷涂合金焊料，包括以下重量份组分：Al 2-7、Cu 0.5-1.0、Ti 0.05-1.5、Nd 0.05-0.5，Zn 90-97.4。

2.根据权利要求1的锌铝铜钛钕喷涂合金焊料，所述组分为以下重量份组分：Al 4-5、Cu 0.75、Ti 0.8、Nd 0.27，Zn 94.04。

3.根据权利要求1或2的锌铝铜钛钕喷涂合金焊料，所述焊料还包括重量份小于0.005的杂质。

4.一种权利要求1-3之一的锌铝铜钛钕喷涂合金焊料的制备方法，包括以下步骤：将锌块加热熔化并继续升温保持在500-800℃；用铜线把钛块压入熔融的锌液中熔蚀之后，搅拌；用铜箔把钕稀土金属包裹严密，再用铝箔包裹在外层；用铜线把包好的钕包再次压入熔融的锌液中，熔蚀之后，搅拌，即得锌铝铜钛钕喷金焊料。

5.根据权利要求4的锌铝铜钛钕喷涂合金焊料的制备方法，进一步包括：将锌块加热熔化继续升温并保持在680±20℃；用铜线把钛块捆绑，压入熔融的锌液中熔蚀1-2小时之后，搅拌0.5-1小时；用铜箔把钕稀土金属迅速包裹严密，再用铝箔紧紧包裹在外层，用铜线把包好的钕包捆绑，再次压入熔融的锌液中，熔蚀1-2小时之后，搅拌1-1.5小时即得锌铝铜钛钕喷金焊料。

6.根据权利要求4或5的锌铝铜钛钕喷涂合金焊料的制备方法，所述铜线、铜箔的总重量份为权利要求1-3之一铜总重量份。