CN1158400C - 用热浸镀工艺制备可焊性锡基合金镀层的方法 - Google Patents

Abstract

用热浸镀工艺制备可焊性锡基合金镀层的方法，包括如下步骤：对铜基体进行前处理，在铜基体上镀覆具有第一熔点的第一锡基合金镀层，再在第一锡基合金镀层上镀覆具有比第一熔点低的第二熔点的第二锡基合金镀层。还可加入熔点处于第一熔点和第二熔点中间的中间镀层。得到的合金度层为7-15mm，使铜基体的可焊性好。

Description

用热浸镀工艺制备 可焊性锡基合金镀层的方法

技术领域

本发明涉及用热浸镀工艺制备可焊性锡基合金镀层的方法。

背景技术

热浸镀，简称热镀，是一种普遍地用作金属制品的表面处理方法。热浸镀层金属的熔点要求比基体材料低的多，因此，常常限于采用低熔点金属及其合金，如锡，锌、铝、铅及其合金。如在铜基体(铜带或铜丝)上热镀一层锡基合金镀层。热浸镀的工艺可以简单地概括为以下程序：浸镀工件→前处理→热浸镀→后处理→制品(见图1)。宽度在1.5mm-30cm范围的铜带和直径为0.18-4mm的铜丝的表面经过适当清洗与溶剂处理后，可以成功地连续热镀锡基合金并获得光亮的镀层。铜带和铜丝可以在硫酸中酸洗，但一般是在含有氧化剂(如铬酐)的溶液中进行，以加速酸洗效果。硝酸与硫酸的混合液也很适宜酸洗铜制品。酸洗之后进行热浸镀，使用在氯化锌中加入约10％氯化铵的混合水溶液作为溶剂。溶剂槽温度一般保持在180-220℃的沸腾状态。锡液则保持熔融状态。铜带或铜丝加入口处的熔锡液面放置约12cm氯化锌熔剂层，其目的是防止锡基合金液面被氧化，而在出口端覆盖一层棕榈油。锡基合金熔液温度必须严格控制，这不仅对镀层的质量有决定性的影响，而且对防止锡锅过热也是有益的。浸镀中多采用自动记录仪表控制锡液温度。镀锡铜带或铜丝从锡锅引出时，在距离锡基合金熔液液面上方10-20cm处设有一揩擦装置。装置内铺有一层石棉纤维，天然的或合成橡胶，以使铜带或铜丝表面获得光亮的锡基合金镀层。

可焊性镀层是一种功能性镀层。这里讲的可焊性是指软钎焊性能、是在规定的焊剂和温度下，工件表面与规定焊料合金形成良好结合的性能。衡量可焊性的好坏，通常是以焊料所能达到的润湿程度和完成润湿所需的时间来表示的。影响镀层的因素有焊剂的活性，镀层的表面状态，焊料与镀层形成合金的能力，镀层厚度、镀层与基体金属的结合力等等。现国内外印制板线路大都采用锡或锡铅合金镀层作为可焊性保护镀层。元器件引线也大都采用锡或锡铅合金镀层作为可焊性镀层。对相近组成不同厚度的锡铅合金镀层可焊性测定结果表明：镀层厚度与可焊性有一定关系，当镀层厚度小于5μm时可焊性很差，达不到要求；随着镀层厚度提高，可焊性就提高。一般说，镀层厚度在7～15μm厚度时，就能达到可焊性规定要求。而按照传统方法，在铜带或铜丝表面热浸锡铅合金镀层时，只能获得3μm左右厚度的镀层。远远达不到良好可焊性规定要求的7～15μm厚度。而如果用电镀法，则工艺复杂、成本高、且污染环境。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的上述问题，提供一种用热浸镀工艺制备可焊性锡基合金镀层的方法，可得到大于7μm厚度的锡基合金镀层。

为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种用热浸镀工艺制备可焊性锡基合金镀层的方法，包括如下步骤：

a.对铜丝或铜带的铜基体进行前处理除去表面杂质及氧化物；

b.准备熔融的具有第一熔点的第一锡基合金液；

c.将铜基体浸入熔融的具有第一熔点的第一锡基合金液中进行热浸镀，在铜基体上镀覆上第一锡基合金镀层；

d.准备熔融的具有第二熔点的第二锡基合金液，所述的第二熔点低于所述的第一熔点；

e.准备熔融的具有第三熔点的第三锡基合金液，所述的第三熔点高于所述的第二熔点而低于所述的第一熔点，将已镀覆着第一锡基合金镀层的铜基体浸入具有第三熔点的第三锡基合金液中进行热浸镀，在第一镀层上再镀覆上第三锡基合金中间镀层；

f.将已镀覆着第一锡基合金镀层和第三锡基合金镀层的铜基体浸入熔融的具有第二熔点的第二锡基合金液中进行热浸镀，在第一镀层上再镀覆上第二锡基合金镀层。

优选地，所述的第一锡基合金为含Sn12-13％的Sn-Pb合金，热浸镀在280℃下进行。

优选地，所述的第二锡基合金为含Sn61.9％的Sn-Pb合金，热浸镀在230℃下进行。

优选地，所述的锡基合金镀层的总厚度为7-15μm。

优选地，所述的第三锡基合金为含Sn95-97％，Ag4-3％的Sn-Ag合金，所述的第三熔点为221-230℃。

按照本发明的方法，可得到7-15μm或更厚的锡基合金镀层，大大地改善了铜丝的可焊性。并且工艺简单、成本低。

附图说明

下面通过实施例详细说明本发明。

图1是传统的热浸镀工艺制备可焊性锡基合金镀层的工艺流程图；

图2是本发明一个实施例的工艺流程图；

图3是本发明另一个实施例的工艺流程图；

图4是Sn-Pb合金相图。

具体实施方式

本发明采用多层热浸镀的方法，使锡基合金(锡铅合金)镀层厚度达到7-15μm。本发明的一个实施例的工艺流程示于图2。先参见Sn-Pb合金相图(图4)，含Sn12-13％的Sn-Pb合金在250℃时，仍为α固态组织，而含Sn61.9％的Sn-Pb合金在183℃时就已熔化了。基于以上两种不同成分的Sn-Pb合金的熔点相差悬殊，本发明采用以上两种不同成分的Sn-Pb合金分两次热浸镀。第一层镀层采用含Sn12-13％的Sn-Pb合金，在280℃的熔融温度下进行热浸镀，在铜带或铜丝表面获得光亮的含Sn12-13％的Sn-Pb合金镀层。在浸镀了第一层锡基合金镀层后，进行第二层锡基合金镀层的热浸镀。第二层镀层采用含Sn61.9的Sn-Pb合金，在230℃的熔融温度下热浸镀。在230℃的条件下，第一层含Sn12-13％的Sn-Pb合金镀层仍是固态α组织。于是就在第一层Sn-Pb合金镀层的表面获得了一层光亮的含Sn61.9％的Sn-Pb合金镀层。两层镀层之间的结合力非常好。这样在铜带和铜丝表面就获得了厚度为7-15μm之间的Sn-Pb合金镀层。

图3示出了本发明另一实施例的工艺流程。在要求进一步提高锡基合金镀层的厚度的情况下，可在上述的Sn-Pb合金两层镀层之间加上一层锡银合金(含Sn95～97％，含Ag3-4％)镀层为过渡层，其熔点为221～230℃。其方法是在按照上面方法镀覆了第一层Sn-Pb合金镀层后，在熔融的第三合金液(即上述的锡银合金液)中热浸镀得到一种中间层，再进行上述的第二层Sn-Pb合金镀层的热浸镀。这样得到的是第一层含Sn12-13％的Sn-Pb合金镀层，中间层的热镀锡银合金(含Sn95-97％含Ag3～4％)镀层，和第二层含Sn61.9％的Sn-Pb合金镀层。这样获得的三层锡基合金镀层厚度会更高。也就是说，只要是多层镀层合金之间的熔点相差较大，就可以分层进行热浸镀得到多层合金镀层。

本发明实现了用热浸镀的方法在铜带或铜丝表面获得7-15μm厚的可焊性锡基合金镀层。与电镀工艺相比，则本发明的热浸镀方法具有生产工艺简单，成本低，无污染的优点。

Claims (5)

1.一种用热浸镀工艺制备可焊性锡基合金镀层的方法，包括如下步骤：

a.对铜丝或铜带的铜基体进行前处理除去表面杂质及氧化物；

b.准备熔融的具有第一熔点的第一锡基合金液；

c.将铜基体浸入熔融的具有第一熔点的第一锡基合金液中进行热浸镀，在铜基体上镀覆上第一锡基合金镀层；

d.准备熔融的具有第二熔点的第二锡基合金液，所述的第二熔点低于所述的第一熔点；

e.准备熔融的具有第三熔点的第三锡基合金液，所述的第三熔点高于所述的第二熔点而低于所述的第一熔点，将已镀覆着第一锡基合金镀层的铜基体浸入具有第三熔点的第三锡基合金液中进行热浸镀，在第一镀层上再镀覆上第三锡基合金中间镀层；

f.将已镀覆着第一锡基合金镀层和第三锡基合金镀层的铜基体浸入熔融的具有第二熔点的第二锡基合金液中进行热浸镀，在第一镀层上再镀覆上第二锡基合金镀层。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于所述的第一锡基合金为含Sn12-13％的Sn-Pb合金，热浸镀在280℃下进行。

3.按照权利要求2的方法，其特征在于所述的第二锡基合金为含Sn61.9％的Sn-Pb合金，热浸镀在230℃下进行。

4.按照权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述的锡基合金镀层的总厚度为7-15μm。

5.按照权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述的第三锡基合金为含Sn95-97％，Ag4-3％的Sn-Ag合金，所述的第三熔点为221-230℃。

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