CN103205601A - 一种减震型钎料合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子钎料合金技术领域，是对现有技术的改进，具体涉及一种减震型钎料合金及其制备方法，其成分包含了锡、泡沫镁和其它合金元素，并采用两步法进行钎料合金的制备。与现有技术相比，本发明具有如下优点：一是泡沫镁的添加，使钎料合金的减震性能显著提高，有利于提高钎焊焊点的长期可靠性，提升电子产品的稳定性和使用性；二是两步法的应用，使泡沫镁和其它金属粉末得以充分均匀的混合，使烧结出的钎料合金成分更加均匀，内部缺陷显著减少，钎料合金的性能得到提高。本发明实用，工业应用价值大。
Description
技术领域
本发明涉及电子钎料合金技术领域，是对现有技术的改进，具体涉及一种减震型钎料合金及其制备方法。
背景技术
电子钎料合金是现代电子工业必不可少的基础材料。为了替代有毒的传统锡铅钎料，全世界在电子钎料合金方面进行广泛的研究，开发了包括：锡铜系、锡银铜系、锡铋系、锡铟系、锡锌系等在内的几十种合金成分的电子钎料。随着现代科技水平和人民生活水平的不断提高，电子产品不断的向着高集成化、多功能化和高性能化发展。作为电子产品组装和连接的重要材料，钎料合金的性能也被寄予更高、更多的要求。其中，钎料合金的减震性能方面还远远达不到预期的水平，严重阻碍了钎料合金在更高要求场合下的应用。
泡沫镁作为一种新型复合材料，由金属相和孔洞共同组成，孔洞随机分布在镁基体中。泡沫镁特殊的结构，使其既具有连续相镁的金属特性，又具有分散相孔洞的多孔特征，从而具有比强度高、质量轻、电磁屏蔽性好、减震阻尼性优等多种特性。
发明内容
本发明的目的是避免上述现有技术中的不足之处而提供的一种减震型钎料合金及其制备方法。与现有技术相比，泡沫镁的有效添加，使钎料合金的减震性能显著提高，有利于提高钎焊焊点的长期可靠性，提升电子产品的稳定性和使用性。
本发明的目的可通过下列的措施来实现：
本发明一种减震型钎料合金，其所含成分重量百分比（%）为：
泡沫镁1.0~20.0%，
铜0.0~0.7%，
银0.0~5.5%，
铋0.0~58.0%，
镍0.0~0.5%，
镧铈混合稀土0.1~1.5%，
其余为锡，各成分重量之和为100%。
所述的泡沫镁为粉末状泡沫镁，泡沫镁粉末直径范围为10微米~150微米，优选为25微米~63微米。在钎料合金中，泡沫镁主要起到提高钎焊焊点的阻尼性能，增强钎焊的减震性能，提高焊点的长期可靠性。
所述的铜为粉末状铜，铜粉直径范围为10微米~150微米，优选为25微米~63微米。在钎料合金中，铜主要起到提高钎料合金的抗拉强度和可焊性的作用
所述的银为粉末状银，银粉直径范围为10微米~150微米，优选为25微米~63微米。在钎料合金中，银主要起到减小金属间化合物厚度，提高钎焊接头的力学性能和焊点的可靠性。
所述的铋为粉末状铋，铋粉直径范围为10微米~150微米，优选为25微米~63微米。在钎料合金中，铋主要起到降低钎料合金熔点、改善钎料合金的润湿性能，减少印制电路板承受的热冲击，并节约能源的作用。
所述的镍为粉末状镍，镍粉直径范围为10微米~150微米，优选为25微米~63微米。在钎料合金中，镍主要起到提高钎料合金的流动性和润湿性，并抑制印制电路板中铜向钎料中溶解，减少锡渣产生的作用。
所述的镧铈混合稀土为粉末状镧铈混合稀土，镧铈混合稀土粉末直径范围为10微米~150微米，优选为25微米~63微米。在钎料合金中，镧铈混合稀土主要起到细化晶粒，提高钎料合金的润湿性、力学性能和抗高温氧化性能。
所述的锡为粉末状锡，锡粉直径范围为10微米~150微米，优选为25微米~63微米。在钎料合金中，锡作为基体材料，为电子产品钎焊提供所需的主要金属元素。
本发明一种减震型钎料合金的制备方法，采用两步法，具体步骤如下：（1）金属粉末的机械合金化：首先依次将锡、0.0~0.7%铜、0.0~5.5%银、0.0~58.0%铋、0.0~0.5%镍、0.1~1.5%镧铈混合稀和1.0~20.0%泡沫镁加入到充有氩气的球磨机中，为了防止金属粉末在机械合金化过程中与钢球及钢罐发生冷焊需加入占金属粉末总重量1.0~5.0%的四氢呋喃溶液，球料比为4~10：1，转速为300转/分±50转/分，球磨时间为8小时±1小时，即完成金属元素的机械合金化，得到均匀混合的金属粉末；（2）钎料合金的烧结：首先将步骤（1）所得的金属粉末置于压力机中压成块状，压力为320兆帕/平方厘米±20兆帕/平方厘米，压力持续时间为180秒±30秒；然后将压制的块状金属置于充有氩气的烧结炉中进行烧结，烧结温度为120~200摄氏度之间，烧结时间为4小时±0.5小时，然后随炉冷却至室温取出，即得本发明一种减震型钎料合金。
本发明相比现有技术具有如下优点：一是泡沫镁的添加，使钎料合金的减震性能显著提高，有利于提高钎焊焊点的长期可靠性，提升电子产品的稳定性和使用性；二是两步法的应用，使泡沫镁和其它金属粉末得以充分均匀的混合，使烧结出的钎料合金成分更加均匀，内部缺陷显著减少，钎料合金的性能得到提高。
具体实施方式
实施例1：泡沫镁1.0%，
铜0.7%，
镧铈混合稀土1.5%，
锡96.8%。
制备步骤：（1）金属粉末的机械合金化：首先依次将96.8%锡粉（粉末直径为25微米~63微米）、0.7%铜粉（粉末直径为25微米~63微米）、1.5%镧铈混合稀土粉末（粉末直径为25微米~63微米）和1.0%泡沫镁粉末（粉末直径为25微米~63微米）加入到充有氩气的球磨机中，为了防止金属粉末在机械合金化过程中与钢球及钢罐发生冷焊需加入占金属粉末总重量1.0%的四氢呋喃溶液，球料比为7：1，转速为300转/分，球磨时间为8小时，即完成金属元素的机械合金化，得到均匀混合的金属粉末；（2）钎料合金的烧结：首先将步骤（1）所得的金属粉末置于压力机中压成块状，压力为320兆帕/平方厘米，压力持续时间为180秒；然后将压制的块状金属置于充有氩气的烧结炉中进行烧结，烧结温度为200摄氏度，烧结时间为4小时，然后随炉冷却至室温取出，即得本发明一种减震型钎料合金。
实施例2：泡沫镁10.0%，
银0.3%，
铋58.0%，
镍0.03%，
镧铈混合稀土0.25%，
锡31.42%。
制备步骤：（1）金属粉末的机械合金化：首先依次将31.42%锡粉（粉末直径为25微米~63微米）、0.3%银粉（粉末直径为25微米~63微米）、58.0%铋粉（粉末直径为25微米~63微米）、0.03%镍粉（粉末直径为25微米~63微米）、0.25%镧铈混合稀土粉末（粉末直径为25微米~63微米）和10.0%泡沫镁粉末（粉末直径为25微米~63微米）加入到充有氩气的球磨机中，为了防止金属粉末在机械合金化过程中与钢球及钢罐发生冷焊需加入占金属粉末总重量3.0%的四氢呋喃溶液，球料比为7：1，转速为300转/分，球磨时间为8小时，即完成金属元素的机械合金化，得到均匀混合的金属粉末；（2）钎料合金的烧结：首先将步骤（1）所得的金属粉末置于压力机中压成块状，压力为320兆帕/平方厘米，压力持续时间为180秒；然后将压制的块状金属置于充有氩气的烧结炉中进行烧结，烧结温度为120摄氏度，烧结时间为4小时，然后随炉冷却至室温取出，即得本发明一种减震型钎料合金。
实施例3：泡沫镁20.0%，
铜0.5%，
银3.0%，
铋0.05%，
镍0.05%，
镧铈混合稀土0.1%，
锡76.3%。
制备步骤：（1）金属粉末的机械合金化：首先依次将76.3%锡粉（粉末直径为25微米~63微米）、0.5%铜粉（粉末直径为25微米~63微米）、3.0%银粉（粉末直径为25微米~63微米）、0.05%铋粉（粉末直径为25微米~63微米）、0.05%镍粉（粉末直径为25微米~63微米）、0.1%镧铈混合稀土粉末（粉末直径为25微米~63微米）和20.0%泡沫镁粉末（粉末直径为25微米~63微米）加入到充有氩气的球磨机中，为了防止金属粉末在机械合金化过程中与钢球及钢罐发生冷焊需加入占金属粉末总重量5.0%的四氢呋喃溶液，球料比为6：1，转速为300转/分，球磨时间为8小时，即完成金属元素的机械合金化，得到均匀混合的金属粉末；（2）钎料合金的烧结：首先将步骤（1）所得的金属粉末置于压力机中压成块状，压力为320兆帕/平方厘米，压力持续时间为180秒；然后将压制的块状金属置于充有氩气的烧结炉中进行烧结，烧结温度为200摄氏度，烧结时间为4小时，然后随炉冷却至室温取出，即得本发明一种减震型钎料合金。
表1为本发明实施例1-3与一款市售钎料合金的主要性能试验对比数据。
表1 实施例1-3的主要性能试验结果对比数据
Claims (9)
1.一种减震型钎料合金，其所含成分重量百分比（%）为：
泡沫镁1.0~20.0%，
铜0.0~0.7%，
银0.0~5.5%，
铋0.0~58.0%，
镍0.0~0.5%，
镧铈混合稀土0.1~1.5%，
其余为锡，各成分重量之和为100%。
2.根据权利要求1所述的一种减震型钎料合金，其特征在于：所述的泡沫镁为粉末状泡沫镁，泡沫镁粉末直径范围为10微米~150微米，优选为25微米~63微米。
3.根据权利要求1所述的一种减震型钎料合金，其特征在于：所述的铜为粉末状铜，铜粉直径范围为10微米~150微米，优选为25微米~63微米。
4.根据权利要求1所述的一种减震型钎料合金，其特征在于：所述的银为粉末状银，银粉直径范围为10微米~150微米，优选为25微米~63微米。
5.根据权利要求1所述的一种减震型钎料合金，其特征在于：所述的铋为粉末状铋，铋粉直径范围为10微米~150微米，优选为25微米~63微米。
6.根据权利要求1所述的一种减震型钎料合金，其特征在于：所述的镍为粉末状镍，镍粉直径范围为10微米~150微米，优选为25微米~63微米。
7.根据权利要求1所述的一种减震型钎料合金，其特征在于：所述的镧铈混合稀土为粉末状镧铈混合稀土，镧铈混合稀土粉末直径范围为10微米~150微米，优选为25微米~63微米。
8.根据权利要求1所述的一种减震型钎料合金，其特征在于：所述的锡为粉末状锡，锡粉直径范围为10微米~150微米，优选为25微米~63微米。
9.根据权利要求1所述的一种减震型钎料合金的制备方法，其特征在于：采用两步法，包括以下两个步骤：（1）金属粉末的机械合金化：首先依次将锡、0.0~0.7%铜、0.0~5.5%银、0.0~58.0%铋、0.0~0.5%镍、0.1~1.5%镧铈混合稀和1.0~20.0%泡沫镁加入到充有氩气的球磨机中，为了防止金属粉末在机械合金化过程中与钢球及钢罐发生冷焊需加入占金属粉末总重量1.0~5.0%的四氢呋喃溶液，球料比为4~10：1，转速为300转/分±50转/分，球磨时间为8小时±1小时，即完成金属元素的机械合金化，得到均匀混合的金属粉末；（2）钎料合金的烧结：首先将步骤（1）所得的金属粉末置于压力机中压成块状，压力为320兆帕/平方厘米±20兆帕/平方厘米，压力持续时间为180秒±30秒；然后将压制的块状金属置于充有氩气的烧结炉中进行烧结，烧结温度为120~200摄氏度之间，烧结时间为4小时±0.5小时，然后随炉冷却至室温取出，即得本发明一种减震型钎料合金。
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|---|---|---|---|---|
| CN106695159A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-24 | 安徽华众焊业有限公司 | 锡铋系无铅焊料及其制备方法 |
| CN106825999A (zh) * | 2017-03-14 | 2017-06-13 | 武汉理工大学 | 一种泡沫金属复合焊料片的制备方法 |
| CN107475563A (zh) * | 2017-10-24 | 2017-12-15 | 河南科技大学 | 一种铜合金热镀用稀土锡基合金及其制备方法 |
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- 2013-04-11 CN CN 201310124859 patent/CN103205601A/zh active Pending
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