CN104588911A - 一种无铅焊料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无铅焊料及其制备方法，以该无铅焊料的质量为基准，所述的无铅焊料含有铈0.2～0.5%、铯0.05～0.1%、锌5～10%，余量为锡。本发明的无铅焊料既能避免铅的危害，又具有良好焊接性能和电气机械性能；而且其工艺简单、安全可靠。

Description

一种无铅焊料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电路损耗材料，具体涉及了一种无铅焊料及其制备方法。

背景技术

铅锡合金是一种曾被普遍使用的焊接材料，但是由于铅对人的巨大毒性，引起世界极大关注，并兴起了无铅化的趋势。现有对无铅焊料的要求主要有：1、铅含量低于0.1%；2、熔点越接近铅锡共晶金越好；3、导电导热性良好；4、有一定的强度和延展性，可加工性好；5、原料供应充足，价格低廉；6、成分不能太复杂，便于回收利用。

现有的无铅焊料，有代表性的，如锡银系列合金中Sn35Ag是锡银共晶合金，具有较低的熔化温度，但银价昂贵，而且熔点略高，为了降低其熔化温度，通常的办法是加入大量的铋和/或铟，但铋的加入使合金变得硬而脆，不仅使加工困难，而且使焊接头不能耐受冲击，易于开焊；而铟的加入因铟的储量有限，价格高昂，而使成本高难以接受。另一种有代表性的无铅焊料，如锡锑系列合金中的Sn5Sb，其固相线温度为235℃，液相线温度为240℃，降低熔点的办法和弊端与锡银合金系列一样。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种既能避免铅的危害，又具有良好焊接性能和电气机械性能的无铅焊料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种无铅焊料，以该无铅焊料的质量为基准，所述的无铅焊料含有铈（Ce）0.2～0.5%、铯（Cs）0.05～0.1%、锌（Zn）5～10%，余量为锡（Sn）。

作为本发明的进一步优选，以上所述的无铅焊料含有铈0.3～0.4%、铯0.05～0.08%、锌5～8%，余量为锡。

作为本发明的进一步优选，以上所述的无铅焊料含有铈0.35%、铯0.07%、锌7%，余量为锡。

在本发明中，作为辅助组分，不仅增加了铈（稀土元素）和锌，还增加了铯元素，铯为活泼金属，可以有效的清除在制备（搅拌）过程中侵入锡液的空气，进一步提高了无铅焊料的焊接性能和电气机械性能。

一种制备上述的无铅焊料的方法，包括以下步骤：

（1）首先将锡块熔化成锡液，然后向锡液中加入锌块，待锌块熔化后，得到锡锌混合液，并在450℃温度下搅拌60～90分钟；

（2）将含有铈、铯元素的锌基中间合金投入锡锌混合液中，升温，待含有铈、铯元素的锌基中间合金熔化后，继续搅拌30～60分钟；然后边搅拌边将含铈铯锌的焊料浇铸成圆截面挤压坯；

（3）将步骤（2）制得的圆截面挤压坯挤压成粗线坯，再经多次拉拔成无铅焊料成品。

本发明的优点：

1、本发明的焊料中不用添加铅元素，所得的焊料成品同样具备良好的焊接性能和电气机械性能，环保，不危害焊接工作人员的健康。

2、在锡中添加少量的铈、锌、铯等元素，可以极大的增加了成品焊料的延展性，降低其熔化点；另外，铈、铯只是加入少量，因此，本发明的焊料制备成本较低，也是比较推广使用。

3、工艺简单、安全可靠。铈、铯元素主要以锌基中间合金觉得形式加入，这比加入单纯的铈、铯元素要好很多，避免由于其的活泼属性，在进行搅拌时，就已经发生反应，从而影响焊料成品的性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

一种无铅焊料，以该无铅焊料的质量为基准，所述的无铅焊料含有铈0.2%、铯0.05%、锌5%，余量为锡。

实施例2：

一种无铅焊料，以该无铅焊料的质量为基准，所述的无铅焊料含有铈0.5%、铯0.1%、锌10%，余量为锡。

实施例3：

一种无铅焊料，以该无铅焊料的质量为基准，所述的无铅焊料含有铈0.35%、铯0.07%、锌7%，余量为锡。

制备上述实施例1-3的无铅焊料的方法，包括以下步骤：

（1）首先将锡块熔化成锡液，然后向锡液中加入锌块，待锌块熔化后，得到锡锌混合液，并在450℃温度下搅拌90分钟；

（2）将含有铈、铯元素的锌基中间合金投入锡锌混合液中，升温，待含有铈、铯元素的锌基中间合金熔化后，继续搅拌30分钟；然后边搅拌边将含铈铯锌的焊料浇铸成圆截面挤压坯；

（3）将步骤（2）制得的圆截面挤压坯挤压成粗线坯，再经多次拉拔成无铅焊料成品。

实施例4：

一种无铅焊料，以该无铅焊料的质量为基准，所述的无铅焊料含有铈0.3%、铯0.05%、锌5%，余量为锡。

实施例5：

一种无铅焊料，以该无铅焊料的质量为基准，所述的无铅焊料含有铈0.4%、铯0.08%、锌8%，余量为锡。

实施例6：

一种无铅焊料，以该无铅焊料的质量为基准，所述的无铅焊料含有铈0.35%、铯0.05%、锌8%，余量为锡。

制备上述实施例4-6的无铅焊料的方法，包括以下步骤：

（1）首先将锡块熔化成锡液，然后向锡液中加入锌块，待锌块熔化后，得到锡锌混合液，并在450℃温度下搅拌60分钟；

（2）将含有铈、铯元素的锌基中间合金投入锡锌混合液中，升温，待含有铈、铯元素的锌基中间合金熔化后，继续搅拌60分钟；然后边搅拌边将含铈铯锌的焊料浇铸成圆截面挤压坯；

（3）将步骤（2）制得的圆截面挤压坯挤压成粗线坯，再经多次拉拔成无铅焊料成品。

Claims (4)

1. 一种无铅焊料，其特征在于：以该无铅焊料的质量为基准，所述的无铅焊料含有铈0.2～0.5%、铯0.05～0.1%、锌5～10%，余量为锡。

2. 根据权利要求1所述的无铅焊料，其特征在于：所述的无铅焊料含有铈0.3～0.4%、铯0.05～0.08%、锌5～8%，余量为锡。

3. 根据权利要求1所述的无铅焊料，其特征在于：所述的无铅焊料含有铈0.35%、铯0.07%、锌7%，余量为锡。

4. 一种制备如权利要求1-3任一所述的无铅焊料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）首先将锡块熔化成锡液，然后向锡液中加入锌块，待锌块熔化后，得到锡锌混合液，并在450℃温度下搅拌60～90分钟；

（2）将含有铈、铯元素的锌基中间合金投入锡锌混合液中，升温，待含有铈、铯元素的锌基中间合金熔化后，继续搅拌30～60分钟；然后边搅拌边将含铈铯锌的焊料浇铸成圆截面挤压坯；

（3）将步骤（2）制得的圆截面挤压坯挤压成粗线坯，再经多次拉拔成无铅焊料成品。