CN105171267B - 无铅焊料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无铅焊料及其制备方法和应用,其中,所述无铅焊料包括铜、镍、镁、钴、铝、锌和锰;其中,相对于100重量份的所述铜,所述镍的含量为10‑30重量份,所述镁的含量为30‑50重量份,所述钴的含量为1‑5重量份,所述铝的含量为10‑30重量份,所述锌的含量为1‑20重量份,所述锰的含量为1‑3重量份。上述设计通过将铜、镍、镁、钴、铝、锌和锰以一定比例进行混合并熔炼,从而使得通过上述原料及比例熔炼后制得的焊料在实际使用时既可以具有焊料良好的焊接性能,同时,也因其中并未使用铅作为主要原料,进而大大降低了重金属污染,从而实现了给环境带来的负担较小的效果。

Description

无铅焊料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及焊接材料领域,具体地,涉及无铅焊料及其制备方法和应用。
背景技术
焊接工艺在当今社会中的应用极为广泛,大到机械设备的连接处,小到生活中的小物品,可以说绝大多数的生产生活领域中都涉及到焊接工艺,而焊接工艺中所使用的焊料大多为含有铅等重金属的焊料,因而在实际使用时不仅会给操作人员带来一定危害,且在焊接好后使用焊有该焊料的物件时也极易在手上沾染铅料,从而给使用人员带来危害,并给环境造成一定的负担。
因此,提供一种不含有铅料,且具有良好的焊接性能的无铅焊料及其制备方法是本发明亟需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术,本发明的目的在于克服现有技术中焊料大多含有铅等重金属物质,在实际使用时不仅会给操作人员带来一定危害,且在焊接好后使用焊有该焊料的物件时也极易在手上沾染铅料,从而给使用人员带来危害,并给环境造成一定的负担的问题,从而提供一种不含有铅料,且具有良好的焊接性能的无铅焊料及其制备方法。
为了实现上述目的,本发明提供了一种无铅焊料,其中,所述无铅焊料包括铜、镍、镁、钴、铝、锌和锰;其中,
相对于100重量份的所述铜,所述镍的含量为10-30重量份,所述镁的含量为30-50重量份,所述钴的含量为1-5重量份,所述铝的含量为10-30重量份,所述锌的含量为1-20重量份,所述锰的含量为1-3重量份。
本发明还提供了一种无铅焊料的制备方法,其中,所述制备方法包括:将铜、镍、镁、钴、铝、锌和锰混合后进行熔炼;其中,
相对于100重量份的所述铜,所述镍的用量为10-30重量份,所述镁的用量为30-50重量份,所述钴的用量为1-5重量份,所述铝的用量为10-30重量份,所述锌的用量为1-20重量份,所述锰的用量为1-3重量份。
本发明还提供了一种根据上述所述的无铅焊料的应用。
通过上述技术方案,本发明将铜、镍、镁、钴、铝、锌和锰以一定比例进行混合并熔炼,从而使得通过上述原料及比例熔炼后制得的焊料在实际使用时既可以具有焊料良好的焊接性能,同时,也因其中并未使用铅作为主要原料,进而大大降低了重金属污染,从而实现了给环境带来的负担较小的效果。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明提供了一种无铅焊料,其中,所述无铅焊料包括铜、镍、镁、钴、铝、锌和锰;其中,
相对于100重量份的所述铜,所述镍的含量为10-30重量份,所述镁的含量为30-50重量份,所述钴的含量为1-5重量份,所述铝的含量为10-30重量份,所述锌的含量为1-20重量份,所述锰的含量为1-3重量份。
上述设计通过将铜、镍、镁、钴、铝、锌和锰以一定比例进行混合并熔炼,从而使得通过上述原料及比例熔炼后制得的焊料在实际使用时既可以具有焊料良好的焊接性能,同时,也因其中并未使用铅作为主要原料,进而大大降低了重金属污染,从而实现了给环境带来的负担较小的效果。
为了使制得的无铅焊料在实际使用时具有更好的焊接性能,能将焊接处连接更为牢固,在本发明的一种优选的实施方式中,相对于100重量份的所述铜,所述镍的含量为15-25重量份,所述镁的含量为35-45重量份,所述钴的含量为2-3重量份,所述铝的含量为15-25重量份,所述锌的含量为5-15重量份,所述锰的含量为1-2重量份。
所述铜、所述镍、所述镁、所述钴、所述铝、所述锌和所述锰可以为任意存在形式,例如,可以为块状,当然,为了使最终制得的无铅焊料中各原料混合均匀,从而避免焊接性能降低或是局部焊接性能出现较大差异的问题,在本发明的一种更为优选的实施方式中,所述铜、所述镍、所述镁、所述钴、所述铝、所述锌和所述锰可以进一步选择为粒径不大于0.2mm的粉末。
本发明还提供了一种无铅焊料的制备方法,其中,所述制备方法包括:将铜、镍、镁、钴、铝、锌和锰混合后进行熔炼;其中,
相对于100重量份的所述铜,所述镍的用量为10-30重量份,所述镁的用量为30-50重量份,所述钴的用量为1-5重量份,所述铝的用量为10-30重量份,所述锌的用量为1-20重量份,所述锰的用量为1-3重量份。
同样地,为了使制得的无铅焊料在实际使用时具有更好的焊接性能,能将焊接处连接更为牢固,在本发明的一种优选的实施方式中,相对于100重量份的所述铜,所述镍的用量为15-25重量份,所述镁的用量为35-45重量份,所述钴的用量为2-3重量份,所述铝的用量为15-25重量份,所述锌的用量为5-15重量份,所述锰的用量为1-2重量份。
为了使各原料之间混合更为均匀以使得熔炼后的效果更好,进而避免因混合不均导致的焊料局部焊接性能差异的问题,在本发明的一种更为优选的实施方式中,所述制备方法还可以包括将所述铜、所述镍、所述镁、所述钴、所述铝、所述锌和所述锰研磨至粒径为不大于0.2mm的粉末。
当然,这里的熔炼过程可以按照本领域常规采用的熔炼方式进行熔炼,例如,可以为放置于熔炼炉中进行熔炼,所述熔炼过程的熔炼温度可以不作进一步限定,当然,为了使熔炼效果更好且节约能源,在本发明的一种更为优选的实施方式中,所述熔炼过程的熔炼温度可以进一步选择为1000-1300℃。
本发明还提供了一种根据上述所述的无铅焊料的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中,所述铜、所述镍、所述镁、所述钴、所述铝、所述锌和所述锰为常规市售品。
实施例1
将100g铜、15g镍、35g镁、2g钴、15g铝、5g锌和1g锰混合后置于温度为1000℃的熔炼炉中进行熔炼,制得无铅焊料A1。
实施例2
将100g铜、25g镍、45g镁、3g钴、25g铝、15g锌和2g锰混合后置于温度为1300℃的熔炼炉中进行熔炼,制得无铅焊料A2。
实施例3
将100g铜、20g镍、40g镁、2g钴、20g铝、10g锌和1g锰混合后置于温度为1000℃的熔炼炉中进行熔炼,制得无铅焊料A3。
实施例4
将100g铜、10g镍、30g镁、1g钴、10g铝、1g锌和1g锰混合后置于温度为1000℃的熔炼炉中进行熔炼,制得无铅焊料A4。
实施例5
将100g铜、30g镍、50g镁、5g钴、30g铝、20g锌和3g锰混合后置于温度为1300℃的熔炼炉中进行熔炼,制得无铅焊料A5。
对比例1
将100g铜、5g镍、10g镁、1g钴、5g铝、1g锌和1g锰混合后置于温度为1000℃的熔炼炉中进行熔炼,制得无铅焊料D1。
对比例2
将100g铜、50g镍、80g镁、10g钴、50g铝、40g锌和10g锰混合后置于温度为1300℃的熔炼炉中进行熔炼,制得无铅焊料D2。
对比例3
深圳市绿色千田锡业科技有限公司供应的常规市售锡铅焊料D3。
测试例
将上述A1-A5和D1-D3分别采用温度为450℃的条件焊接相同的零件,观察焊点处的光亮程度,同时给焊点处施加致D3焊接的焊点处发生裂痕的力,而后对其他焊点处施加相同大小的力,观察其他焊接处的焊接性能,得到的结果如表1所示。
表1
编号 光亮程度 焊接性能情况
A1 光亮 无肉眼可见裂痕
A2 光亮 无肉眼可见裂痕
A3 光亮 无肉眼可见裂痕
A4 较光亮 无肉眼可见裂痕
A5 光亮 出现轻微裂痕
D1 表面较为暗沉 明显裂开
D2 表面较为暗沉 明显裂开
D3 较光亮 出现裂痕
通过表1可以看出,通过本发明制得的焊料不仅不含铅,从而使得其对环境的负担较小,同时在实际使用时其焊接面的光亮度和连接性能均不低于常规市售品,但是在本发明范围外制得的焊料则在焊接时并不具备良好的光亮度,且其连接性能较差,而且通过表1还可以看出,在本发明优选范围内制得的无铅焊料的表面光泽度及连接性能甚至优于常规市售品,使得其在保证对环境负担较小的前提下,在使用时还能具有更高的使用性能,大大提高了其使用寿命及使用范围。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种无铅焊料,其特征在于,所述无铅焊料由铜、镍、镁、钴、铝、锌和锰组成;其中,
相对于100重量份的所述铜,所述镍的含量为10-30重量份,所述镁的含量为30-50重量份,所述钴的含量为1-5重量份,所述铝的含量为10-30重量份,所述锌的含量为1-20重量份,所述锰的含量为1-3重量份。
2.根据权利要求1所述的无铅焊料,其中,相对于100重量份的所述铜,所述镍的含量为15-25重量份,所述镁的含量为35-45重量份,所述钴的含量为2-3重量份,所述铝的含量为15-25重量份,所述锌的含量为5-15重量份,所述锰的含量为1-2重量份。
3.根据权利要求1或2所述的无铅焊料,其中,所述铜、所述镍、所述镁、所述钴、所述铝、所述锌和所述锰为粒径不大于0.2mm的粉末。
4.一种无铅焊料的制备方法,其特征在于,所述制备方法由以下步骤组成:将铜、镍、镁、钴、铝、锌和锰混合后进行熔炼;其中,
相对于100重量份的所述铜,所述镍的用量为10-30重量份,所述镁的用量为30-50重量份,所述钴的用量为1-5重量份,所述铝的用量为10-30重量份,所述锌的用量为1-20重量份,所述锰的用量为1-3重量份。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其中,相对于100重量份的所述铜,所述镍的用量为15-25重量份,所述镁的用量为35-45重量份,所述钴的用量为2-3重量份,所述铝的用量为15-25重量份,所述锌的用量为5-15重量份,所述锰的用量为1-2重量份。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法,其中,所述制备方法还包括将所述铜、所述镍、所述镁、所述钴、所述铝、所述锌和所述锰研磨至粒径为不大于0.2mm的粉末。
7.根据权利要求4或5所述的制备方法,其中,所述熔炼过程的熔炼温度为1000-1300℃。
8.一种根据权利要求1-3所述的无铅焊料的应用。
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