CN114131239A - 一种汽车玻璃焊接用无铅焊料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车玻璃焊接用无铅焊料，所述无铅焊料包括铟合金和氧化铝弥散强化铜；铟合金按质量百分比包括：In 70‑80％、Mn 1‑5％、Cu 0.5‑1％、Ag 0.5‑3％、Ni 0.03‑4％，余量为锡和不可避免的杂质。所述无铅焊料能够用于汽车玻璃焊接，具有高强度，能承受较高的拉力，满足实际生产要求。

Description

一种汽车玻璃焊接用无铅焊料
技术领域
本发明属于无铅焊料技术领域，具体涉及一种汽车玻璃焊接用的无铅焊料。
背景技术
汽车玻璃焊接指汽车玻璃与车内导电线路、加热线路及天线端子的焊接，例如前挡玻璃和后窗玻璃与除雾器的焊接、玻璃与无线天线的焊接等。通常车内导电线路、加热元件电线及天线是通过在玻璃上印刷银浆料并烧结制成，然后再与端子焊接来实现与外部器件的电连接。汽车玻璃焊接多使用焊料焊接，一方面通过焊料焊接分散了在玻璃和端子之间应力，防止玻璃开裂；另一方面焊料焊接也可以实现端子与玻璃的高强度结合。
大多数汽车玻璃OEM厂商使用含铅的焊料，以Sn-Pb-Ag-Bi系为主。该系含铅焊料焊接性能优异，成本低廉，很好地满足了汽车玻璃焊接对焊接强度和低应力的要求。然而含铅焊料对人类与环境的影响也显而易见。近年来，随着环保理念的不断增强，汽车行业要求其零部件及原材料供应商使用无铅原材料，这其中就包括了用于汽车玻璃焊接的无铅焊料。随着汽车电子无铅化进程的加速，有铅焊料将被逐步替代。当前，汽车玻璃焊接用的无铅焊料主要为锡银铜焊料。Sn96.5Ag3Cu0.5作为一种常见的无铅焊料，具有相对成本低廉的优势。但是其对现有的焊接方式(如电流焊、烙铁焊)适应性差，无法满足焊接稳定性，焊接产品易发生脱落，拉脱力值小、玻璃银层易破坏，无法满足实际生产的需要。因此，亟需开发一种高强度汽车玻璃焊接用无铅焊料。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供了一种汽车玻璃焊接用的无铅焊料，所述无铅焊料能够用于汽车玻璃焊接，具有高强度，能承受较高的拉力，满足实际生产要求。
本发明具体技术方案如下：
本发明提供了一种汽车玻璃焊接用无铅焊料，所述无铅焊料包括铟合金和氧化铝弥散强化铜；铟合金按质量百分比包括：In 70-80％、Mn 1-5％、Cu 0.5-1％、Ag 0.5-3％、Ni 0.03-4％，余量为锡和不可避免的杂质。
优选地，铟合金按质量百分比包括：In 75-80％、Mn 3-5％、Cu 0.8-1％、Ag2-3％、Ni 1-2％，余量为锡和不可避免的杂质。
优选地，铟合金按质量百分比包括：In 78％、Mn 3％、Cu 0.8％、Ag 2％、Ni1.2％，余量为锡和不可避免的杂质。
优选地，无铅焊料中，氧化铝弥散强化铜占无铅焊料的质量百分比为0.05-0.1％。
优选地，所述氧化铝弥散强化铜中氧化铝的质量分数为0.35-0.65％，氧化铝颗粒的粒径为8-15nm。
优选地，所述无铅焊料是将氧化铝弥散强化铜搅拌分散于铟合金中得到。
对于本发明所述氧化铝弥散强化铜的制备方法不作具体限定，可以采用常规方法制备得到，如包括但不限于内氧化法、机械合金化法、共沉淀法等。
本发明有益效果为：
本发明将特定组成的铟合金与特定比例的氧化铝弥散强化铜复合，得到了一种高强度的汽车玻璃焊接用无铅焊料，能够承受较高的拉力，满足实际生产需要。具体地，铟合金包括In 70-80wt％、Mn 1-5wt％及Sn，Mn能够分散于InSn基体上提高了铟合金内部的位错运动阻力，对无铅焊料起到弥散强化作用；此外，少量的(0.05-0.1wt％)的氧化铝弥散强化铜协同提高无铅焊料的强度。
特别是，当无铅焊料中，铟合金按质量百分比包括：In 78％、Mn 3％、Cu 0.8％、Ag2％、Ni 1.2％，余量为锡和不可避免的杂质；氧化铝弥散强化铜占无铅焊料的质量百分比为0.1％时，焊合所述无铅焊料的拉力高达191.8N。
具体实施方式
以下实施例和对比例中的无铅焊料是将氧化铝弥散强化铜通过搅拌方式分散于铟合金中得到；其中，氧化铝弥散强化铜均采用内氧化法制备得到。
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本发明的范围。
实施例1
一种汽车玻璃焊接用无铅焊料，包括铟合金和氧化铝弥散强化铜；铟合金按质量百分比包括：In 78％、Mn 3％、Cu 0.8％、Ag 2％、Ni 1.2％，余量为锡和不可避免的杂质；其中，氧化铝弥散强化铜占无铅焊料的质量百分比为0.1％；氧化铝弥散强化铜中氧化铝的质量分数为0.65％，氧化铝颗粒的粒径为14nm。
实施例2-5
本实施例所述无铅焊料与实施例1相比，仅铟合金的组成不同，其他均与实施例1相同。本实施例中铟合金化学组成如下表1所示。
实施例6-7
本实施例所述无铅焊料与实施例1相比，铟合金的组成以及氧化铝弥散强化铜占比均与实施例1不同。具体如下表1所示。
对比例1-2
本对比例所述无铅焊料的化学组成如下表1所示。
表1、实施例1-7及对比例1-2无铅焊料化学组成
Figure BDA0003435707950000041
对以上实施例和对比例所述无铅焊料焊后的拉力进行测试，具体测试方法和结果如下所示：
1、测试方法：将实施例1-7和对比例1-2所述无铅焊料制备成焊片，将其置于端子和镀银的玻璃上，用电阻焊的方式进行焊接。焊接温度400℃，焊接时间为8s，焊接24h后进行玻璃微裂纹检查，采用拉力计对其进行测试。拉力测试方向垂直于玻璃，以100mm/min的速度进行。
2、测试结果如下表2所示：
表2、实施例1-7及对比例1-2焊后拉力测试结果
无铅焊料样品 拉力/N 是否有微裂纹
实施例1 191.8 否
实施例2 180.3 否
实施例3 183.6 否
实施例4 182.9 否
实施例5 184.5 否
实施例6 181.1 否
实施例7 180.8 否
对比例1 166.1 否
对比例2 150.8 否
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种汽车玻璃焊接用无铅焊料，其特征在于，所述无铅焊料包括铟合金和氧化铝弥散强化铜；铟合金按质量百分比包括：In 70-80％、Mn 1-5％、Cu 0.5-1％、Ag 0.5-3％、Ni0.03-4％，余量为锡和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的汽车玻璃焊接用无铅焊料，其特征在于，铟合金按质量百分比包括：In 75-80％、Mn 3-5％、Cu 0.8-1％、Ag 2-3％、Ni 1-2％，余量为锡和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的汽车玻璃焊接用无铅焊料，其特征在于，铟合金按质量百分比包括：In 78％、Mn 3％、Cu 0.8％、Ag 2％、Ni 1.2％，余量为锡和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1-3任一项所述的汽车玻璃焊接用无铅焊料，其特征在于，无铅焊料中，氧化铝弥散强化铜占无铅焊料的质量百分比为0.05-0.1％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的汽车玻璃焊接用无铅焊料，其特征在于，所述氧化铝弥散强化铜中氧化铝的质量分数为0.35-0.65％，氧化铝颗粒的粒径为8-15nm。
6.根据权利要求1-5任一项所述汽车玻璃焊接用无铅焊料，其特征在于，所述无铅焊料是将氧化铝弥散强化铜搅拌分散于铟合金中得到。
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