CN104120303B - 一种锡合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锡合金，所述锡合金以重量百分比含量由以下组分构成：Ag:0.8~3.2%,Cu:0.6~1.2%,Zn:5~16%,Bi:0.2~0.4%,In:0.2~0.45%,P:0.006~0.8%,Zr:0.6~0.8%,RE:0.3~0.7%,Sc:0.2~0.8%,Mg:0.06~0.08%,Ni:0.3~0.6%,Al:0.08~0.10%,Ge:0.28~0.42%,余量为Sn和不可避免的杂质；所述锡合金为粉末状，锡合金粉的平均粒径为0.6~0.9微米。通过特定的元素搭配和制备方法的确定，使得锡合金的连接强度和抗氧化性得到较大改善。

Description

一种锡合金及其制备方法
技术领域
本发明属于合金领域，特别涉及一种锡合金及其制备方法。
背景技术
锡合金是软钎焊的重要原料，自电子工业出现以来，由于该类合金足够的连接强度和良好的工艺性能而被广泛使用。目前，全球每年消耗超过60,000吨以锡合金为基础体系的焊料合金。在大气条件下液态Sn金属表面比Sn-Pb更容易氧化，因此急需研发一种即能抗表面氧化又能提供足够连接强度的无铅锡合金。
发明内容
本发明的目的在于提出一种锡合金；
本发明的目的之二在于提出一种锡合金的制备方法；
一种锡合金，所述锡合金以重量百分比含量由以下组分构成：Ag:0.8~3.2%,Cu:0.6~1.2%,Zn:5~16%,Bi:0.2~0.4%,In:0.2~0.45%,P:0.006~0.8%,Zr:0.6~0.8%,RE:0.3~0.7%,Sc:0.2~0.8%,Mg:0.06~0.08%,Ni:0.3~0.6%,Al:0.08~0.10%,Ge:0.28~0.42%,余量为Sn和不可避免的杂质；
所述锡合金为粉末状，锡合金粉的平均粒径为0.6~0.9微米。
作为优选，所述锡合金以重量百分比含量由以下组分构成：Ag:2.8%,Cu:0.9%,Zn:8%,Bi:0.32%,In:0.38%,P:0.092%,Zr:0.68%,RE:0.53%,Sc:0.49%,Mg:0.078%,Ni:0.49%,Al:0.092%,Ge:0.33%,余量为Sn和不可避免的杂质。
作为优选，所述锡合金为粉末状，锡合金粉的平均粒径为0.72~0.81微米。
一种制备上述锡合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）将上述合金按照组分比例进行配料，配料之后将混合物放入真空加热炉中加热，将原料熔化为合金液体；
（2）将合金液体转移到高温金属蒸发器中，通过等离子体电弧作为加热源，工作气体压力为0.6~1.2MPa，等离子体电弧电压为208~216V，直到金属液体被加热为蒸汽；
（3）将步骤（2）得到的蒸气通入粒子控制器，在粒子控制器中，蒸汽通过氩气或氮气冷却，冷凝为锡合金粉；
（4）将步骤（3）得到的锡合金粉进行收集，冷却至室温；
（5）将步骤（4）得到的锡合金粉加热到160~182℃，保温10~18min，喷水冷却至室温；
（6）将步骤（5）得到的锡合金粉加热到60~82℃，保温45~78min，空冷至室温；
（7）将步骤（6）得到的锡合金粉加热到170~188℃，保温18~22min，喷水冷却至室温；
（8）将步骤（7）得到的锡合金粉加热到80~88℃，保温1~1.8h，空冷至室温；即得到抗氧化性能良好的锡合金。
作为优选，步骤（1）中所述加热，其温度为400~450℃。
作为优选，步骤（1）中所述配料，熔点低的采用纯金属进行配料，熔点高的采用中间合金进行配料。
本发明的效果在于：
1，在传统锡合金中添加了In、Zr、RE、Sc、Ge等合金元素，既增强了连接强度，又增加了抗氧化能力；
2，通过热处理的具体参数的搭配，使得锡合金连接强度得到大幅提高；
3，通过对具体步骤各参数的合理限定，使得抗氧化能力得到大幅提高。
具体实施方式
实施例1
一种锡合金，所述锡合金以重量百分比含量由以下组分构成：Ag:0.8~3.2%,Cu:0.92%,Zn:11%,Bi:0.31%,In:0.36%,P:0.63%,Zr:0.71%,RE:0.58%,Sc:0.62%,Mg:0.07%,Ni:0.52%,Al:0.091%,Ge:0.36%,余量为Sn和不可避免的杂质；所述锡合金为粉末状，锡合金粉的平均粒径为0.71微米。
通过对该实施例的合金进行300℃、400℃、450℃、500℃的加热观察其表面亮度得到在300℃和400℃的时候为光亮，在450℃的时候，光亮度稍微减弱，在500℃的时候变为淡黄色，从而得到对于抗氧化能力较现有合金提高很多。
实施例2：
一种制备上述锡合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）将上述合金按照下述组分比例进行配料，熔点低的采用纯金属进行配料，熔点高的采用中间合金进行配料，配料之后将混合物放入真空加热炉中加热，将原料熔化为合金液体，加热温度为432℃，
Ag:2.8%,Cu:0.9%,Zn:8%,Bi:0.32%,In:0.38%,P:0.092%,Zr:0.68%,RE:0.53%,Sc:0.49%,Mg:0.078%,Ni:0.49%,Al:0.092%,Ge:0.33%,余量为Sn和不可避免的杂质；
（2）将合金液体转移到高温金属蒸发器中，通过等离子体电弧作为加热源，工作气体压力为0.91MPa，等离子体电弧电压为212V，直到金属液体被加热为蒸汽；
（3）将步骤（2）得到的蒸气通入粒子控制器，在粒子控制器中，蒸汽通过氩气或氮气冷却，冷凝为锡合金粉；
（4）将步骤（3）得到的锡合金粉进行收集，冷却至室温；
（5）将步骤（4）得到的锡合金粉加热到178℃，保温14min，喷水冷却至室温；
（6）将步骤（5）得到的锡合金粉加热到71℃，保温52min，空冷至室温；
（7）将步骤（6）得到的锡合金粉加热到183℃，保温19min，喷水冷却至室温；
（8）将步骤（7）得到的锡合金粉加热到83℃，保温1.2h，空冷至室温；即得到抗氧化性能良好的锡合金。

Claims (6)

1.一种锡合金，其特征在于，所述锡合金以重量百分比含量由以下组分构成：Ag:0.8~3.2%,Cu:0.6~1.2%,Zn:5~16%,Bi:0.2~0.4%,In:0.2~0.45%,P:0.006~0.8%,Zr:0.6~0.8%,RE:0.3~0.7%,Sc:0.2~0.8%,Mg:0.06~0.08%,Ni:0.3~0.6%,Al:0.08~0.10%,Ge:0.28~0.42%,余量为Sn和不可避免的杂质；
所述锡合金为粉末状，锡合金粉的平均粒径为0.6~0.9微米。
2.根据权利要求1所述的锡合金，其特征在于，所述锡合金以重量百分比含量由以下组分构成：Ag:2.8%,Cu:0.9%,Zn:8%,Bi:0.32%,In:0.38%,P:0.092%,Zr:0.68%,RE:0.53%,Sc:0.49%,Mg:0.078%,Ni:0.49%,Al:0.092%,Ge:0.33%,余量为Sn和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的锡合金，其特征在于，所述锡合金为粉末状，锡合金粉的平均粒径为0.72~0.81微米。
4.一种制备权利要求1~3任一权利要求所述锡合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将权利要求1~3任一项的合金按照组分比例进行配料，配料之后将混合物放入真空加热炉中加热，将原料熔化为合金液体；
（2）将合金液体转移到高温金属蒸发器中，通过等离子体电弧作为加热源，工作气体压力为0.6~1.2MPa，等离子体电弧电压为208~216V，直到金属液体被加热为蒸汽；
（3）将步骤（2）得到的蒸气通入粒子控制器，在粒子控制器中，蒸汽通过氩气或氮气冷却，冷凝为锡合金粉；
（4）将步骤（3）得到的锡合金粉进行收集，冷却至室温；
（5）将步骤（4）得到的锡合金粉加热到160~182℃，保温10~18min，喷水冷却至室温；
（6）将步骤（5）得到的锡合金粉加热到60~82℃，保温45~78min，空冷至室温；
（7）将步骤（6）得到的锡合金粉加热到170~188℃，保温18~22min，喷水冷却至室温；
（8）将步骤（7）得到的锡合金粉加热到80~88℃，保温1~1.8h，空冷至室温；即得到抗氧化性能良好的锡合金。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述加热，其温度为400~450℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述配料，熔点低的采用纯金属进行配料，熔点高的采用中间合金进行配料。
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