CN101323020A - 一种低熔点核/壳型锡铋铜合金粉体及其制备方法 - Google Patents

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一种低熔点核/壳型锡铋铜合金粉体及其制备方法，涉及一种低熔点核/壳型合金粉体。提供一种低熔点核/壳型锡铋铜合金粉体及其制备方法。包括核和壳，核为铜锡基合金核，壳为锡铋基合金壳。按质量百分比，按预先设定的锡铋铜合金粉体的成分，称量锡、铋、铜各金属放入真空感应炉内的熔炼装置熔化；将熔化的合金液体倾倒于受液斗，在液体流入雾化室的瞬间，用惰性气体(最好为氩气或氮气等)吹之，即得核/壳型锡铋铜合金粉体。其工艺简单、成本低、效率高、污染少。

Description

一种低熔点核/壳型锡铋铜合金粉体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低熔点核/壳型合金粉体，尤其是涉及一种低熔点核/壳型锡铋铜合金粉体及其制备方法。
背景技术
凡熔化温度在310℃以下的合金都称为低熔点合金，其液态流动性好，固态具有一定的硬度和韧性，在电子产品、无铅封装领域和机械制造业均有广泛的应用(1、刘杰.低熔点合金的应用[J].新技术新工艺，1983，1：11-14)。锡铋基合金是低熔点合金中应用最普遍的一类，例如锡铋共晶合金(含Sn 42at.％，Bi 58at.％，熔点为138℃)可用作制备模具(2、沈国勇.低熔点合金的性能、用途和发展[J].机械工程材料，1981，4：29-33)；成分为42.6Bi-17.0Sn-40.4In(at.％)的三元合金可用于制作消防、火灾报警装置中的保险丝、熔断器等感温和热敏组件(3、王吉会，杨亚群，等.Bi-Sn-In控温易熔合金的设计与性能[J].中国有色金属学报，2006，10：1653-1659)。另外，铜具有良好的导电导热性能，锡青铜也可以用作轴承轴套材料。随着半导体制品和精密仪器趋于小型化和功能化，粉体材料已经越来越多地被直接作为功能材料使用，因而对粉体材料除了机械性能的要求以外，对其功能性的要求也越来越高。低熔点高导电导热的锡铋铜合金粉体在电子、催化、粉末冶金和机械领域有着广泛的应用前景。因此寻找一种低熔点高导电导热的锡铋铜合金粉体以及简单廉价的制备方法是十分重要的，具有重大的市场价值。
发明内容
本发明的目的是针对锡铋铜合金粉体在功能性上的复合要求，即要求其皆有低熔点和高导电导热性，提供一种低熔点核/壳型锡铋铜合金粉体及其制备方法，其价格低廉，制备工艺简单。
本发明的技术方案是利用发展成熟的雾化法制粉工艺，一步制备出核/壳型锡铋铜合金粉体。
本发明所述的低熔点核/壳型锡铋铜合金粉体，其核为铜锡基合金核，壳为锡铋基合金壳。按质量百分数，其成分为：Sn：10％～17％，Bi：50％～70％，余为铜。
本发明所述的低熔点核/壳型锡铋铜合金粉体的制备方法包括以下步骤：
1)按质量百分比，按预先设定的锡铋铜合金粉体的成分，称量锡、铋、铜各金属放入真空感应炉内的熔炼装置熔化，得熔化的合金液体；
2)将熔化的合金液体倾倒于受液斗，在液体流入雾化室的瞬间，用惰性气体吹之，即得核/壳型锡铋铜合金粉体。
真空感应炉的工作频率最好为150～250KHz。惰性气体的流速尽可能快，以便尽可能获得高的温度梯度(粉体核心与外壳之间)。惰性气体最好为氩气或氮气等。
本发明采用的雾化法制粉工艺，其工艺简单、成本低、效率高，而且污染少；制备出的低熔点核/壳型锡铋铜合金粉体，其界面结合良好，可满足对低熔点和高导电导热的功能复合要求。
附图说明
图1为核/壳型锡铋铜合金粉体的横截面组织示意图，核为铜锡基合金((Cu，Sn)-rich)核，壳为锡铋基合金((Sn，Bi)-rich)壳。在图1中，标尺为100μm。
图2为核/壳型锡铋铜合金粉体(60Bi-16Sn-24Cu(wt.％))的DSC(示差扫描热分析)图谱，横坐标为温度(Temperature/℃)，纵坐标为吸热量DSC(exo，μV/mg)。
具体实施方式
实施例1
将500g纯铋(纯度为99.9wt.％)，150g纯锡(纯度为99.9wt.％)，350g纯铜(电解铜，纯度为99.99wt.％)放置于氧化铝坩锅中，然后将氧化铝坩锅放入内置于雾化设备的真空感应炉(电源电压：110V/220V AC；电源频率：50～60Hz；工作频率：150～250KHz)中，关闭炉门后抽真空至真空感应炉内的真空度至1×10-3Pa，加大电流至上述三种纯金属完全熔化至液体，所得合金液体成分为50Bi-15Sn-35Cu(wt.％)。将熔化了的合金液体(约1kg)倾倒于受液斗，在液体流入雾化室的瞬间，用氩气气流吹之，在雾化室的最下端可得锡铋铜合金粉体。关闭氩气气流阀，同时将电流值减小至零，当雾化设备冷却到常温(约25℃)时，打开充气阀注入空气，至雾化设备内外压强平衡时开启出料门，取出锡铋铜合金粉体，锡铋铜合金粉体的横截面组织示意图见图1，为核/壳型，核为铜锡基合金((Cu，Sn)-rich)核，导电导热性好，壳为锡铋基合金((Sn，Bi)-rich)壳，熔点低；同时核壳之间结合良好。
实施例2
将600g纯铋(纯度为99.9wt.％)，160g纯锡(纯度为99.9wt.％)，240g纯铜(电解铜，纯度为99.99wt.％)放置于氧化铝坩锅中，按实施例1所述步骤进行操作，可得一种核/壳型锡铋铜合金粉体。取其中3.5mg粉体放入氧化铝坩锅(DSC仪器专用)，放在DSC仪器(NETZSCH DSC 404C)的支架上，盖上保护罩，抽真空至1×10-1Pa，设置升温速度为10℃/min，最高温度为850℃，在氩气保护气氛下，点击开始按钮。当升至最高温度850℃时，仪器自动停止运行，冷却至室温(20℃)后，取出样品。所测得的DSC图谱如图2所示，在图谱的曲线上，出现两个明显的吸热峰，所对应的温度一个约为255.3℃，为铋锡基合金壳的熔点，小于310℃，属于低熔点；另一个约为723.5℃，为铜锡基合金核的熔点，结果表明，核壳复合良好，可满足功能复合的要求。
实施例3
与实施例1类似，其区别在于纯铋为650g(纯度为99.9wt.％)，纯锡为170g(纯度为99.9wt.％)，纯铜180g。
实施例4
与实施例2类似，其区别在于纯铋为700g(纯度为99.9wt.％)，纯锡为100g(纯度为99.9wt.％)，纯铜200g。

Claims (5)

1.一种低熔点核/壳型锡铋铜合金粉体，其特征在于包括核和壳，核为铜锡基合金核，壳为锡铋基合金壳。
2.如权利要求1所述的一种低熔点核/壳型锡铋铜合金粉体，其特征在于按质量百分比，成分为：Sn：10％～17％，Bi：50％～70％，余为铜。
3.如权利要求1所述的一种低熔点核/壳型锡铋铜合金粉体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)按质量百分比，按预先设定的锡铋铜合金粉体的成分，称量锡、铋、铜各金属放入真空感应炉内的熔炼装置熔化，得熔化的合金液体；
2)将熔化的合金液体倾倒于受液斗，在液体流入雾化室的瞬间，用惰性气体吹之，即得核/壳型锡铋铜合金粉体。
4.如权利要求3所述的一种低熔点核/壳型锡铋铜合金粉体的制备方法，其特征在于真空感应炉的工作频率为150～250KHz。
5.如权利要求3所述的一种低熔点核/壳型锡铋铜合金粉体的制备方法，其特征在于惰性气体为氩气或氮气。
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