CN1242869C - 无铅焊料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电子、仪器、仪表、灯饰等行业的无铅焊料，它包括按重量%的组成含有：1.8-2.2%的银，0.5-1.0%的锑，1.0-3.0%的铜，0.6-2.0%的铟及其余为锡。本发明的无铅焊料的机械性能，焊接温度，电性能与传统焊料相当或有提高，且可拉制成为φ0.5mm的无铅锡丝，对人体和环境无损害。
Description
技术领域：
本发明涉及一种无铅焊料，更具体地说，本发明涉及一种以锡为基体金属，添加几种金属制成的组合物，它能容易地制成无铅焊料，还可以进一步拉制成丝，如无铅焊丝，可广泛地适用于灯饰行业和电子、仪器、仪表等行业。
背景技术：
灯饰行业灯罩的焊接现在一般采用高铅焊料，电子行业的焊接同样也普遍使用含铅焊料；具体地说，含铅焊料具有较好的焊接流动性和焊接后具有较好的机械性能而被广泛地适用于灯饰行业和电子行业，由于重金属铅对人体危害性大，对环境造成的污染越来越严重，含铅焊料的使用将逐步限制，直到被禁止使用。因此，迄今为止迫切要求一种具有较好的焊接流动性和焊接后具有较好的机械性能无铅焊料替代含铅焊料解决含铅焊料对人体和环境造成的危害问题。
国内曾经出现过一种俗称喷金条，仅限使用于电力电容器行业，由于其材料的机械性能不好，不能顺利地拉制成焊丝，因此不能顺利使用灯饰行业和电子行业。
在中国专利也公布了多种形式的无铅焊料，如公告号1139607公开了三星电机株式会社的《具有优越力学性质的无铅料》，是按重量％的组成含有：4-9％的Zn，2-5％的In，1-24％的Bi，其余为Sn，是在基体金属锡中加入锌、铟、铋来替代含铅焊料中的铅，成本高，可加工性差，易氧化。
有公告号为1198117公开了松下电器产业株式会社的《无铅钎料合金》，第一种无铅焊料基本上由以下成分组成：7-10重量％的Zn，0.01-1重量％的Ni；0.1-3.5重量％的Ag以及0.1-3重量％的Cu中至少一种；任选的是含有0.2-6重量％的Bi；0.5-3重量％的In和0.001-1重量％的P中的至少一种；其余为Sn。第二种此类无铅钎料基本上由以下成分组成：2-10重量％的Zn，10-30重量％的Bi；0.05-2重量％的Ag，任选的是含有0.001-1重量％的Bi；其余为Sn，易氧化，可加工性差。
三星和松下公司公布的无铅焊料具有较低熔化温度并适用于钎焊电子元件，具有至少5Kg/mm2的拉伸强度和至少10％的延伸率。在三星和松下的第一种无铅焊料中，Ni成分为焊料的必要成分，且三星和松下的第二种无铅焊料的成分不含Cu，且松下的第二种无铅焊料的成分中不含In。
然而，本发明者进行的大量实验来看：
1、铜为焊料的杂质元素，一般在普通焊料中不超过0.03％，然而在无铅焊料中超过0.5％时，焊接性大为改观。
2、加入铜、锑、铟、银等添加金属后，改善了Sn的原有性能其液相线温度降低，机械加工和拉伸性能、强度大为改善。
3、添加的Cu、Sb、In、Ag可以保证无铅焊料具有良好的焊接流动性。
4、Ni元素对无铅焊料的机械加工和拉伸能存在较大影响，使无铅焊料拉伸性下降。
发明内容：
本发明的目的是提供一种以铜、锑、银、铟等添加金属取代传统锡铅焊料的铅的无铅焊料，无铅焊料的机械性能，焊接温度，电性能与传统焊料相当或有提高，且可拉制成为0.5mm的无铅锡丝。
本发明的无铅焊料，具体是按重量百分比由以下成分组成：1.8-2.2％的银，0.5-1.0％的锑，1.0-3.0％的铜，0.6-2.0％的铟及其余为锡。
具体的制备方法是：
1、首先按上述重量百分比称取铜、锑、铟、银和基体金属锡；
2、取其中的铜和基体金属锡总量的40-60％置于同一坩锅，在1100-1200℃加热30-40分钟搅拌成均一相而形成中间合金。
3、再将中间合金和基体金属总量的60-40％，置于熔炼釜中，在350-400℃温度下，加热搅拌30-40分钟，同时按上述重量比例加入锑、银、铟等添加金属。
4、在250-300℃的温度条件下，对最终形成的焊料合金搅拌，铸锭或铸条。
5、将铸锭或铸条，在常温条件下挤压，拉丝成为无铅锡焊丝。
附图说明：
附图为本发明的制备工艺流程图。
B为重量百分比的铜。
C为重量百分比的锑、铟、银。
D为重量百分比基体金属锡总量的60-40％。
E为中间合金。
F为熔融焊料。
G为无铅焊料锭。
H为无铅锡焊丝。
1为1100-1200℃温度条件下，在坩锅内熔炼；
2为350-400℃温度下，在熔炼釜中熔炼；
3为275-300℃温度下浇铸；
4为机械挤压，拉丝。
具体实施方式：
下面结合附图，实施例和比较例对本发明作进一步说明，但是本发明不仅限于这些例子。
实施例1：B为2.5-3％Cu、C为0.5-1.0％锑、0.8-1.2％In、1.8-2.0％Ag。
实施例2：B为1.0-2.5％Cu、C为0.2-0.8％锑、0.6-1.0％In、1.6-2.2％Ag。
实施例3：B为0.5-1.0％Cu、C为0.5-2.0％锑、1.0-2.0％In、2-4％Ag。
按具体制备方法制得实施例1-3三种无铅焊料的组成及相关性质见下表
| 组成物的试样名称 | 组成含量(％) | 温度 | |||||
| Sn | Cu | Ag | Sb | In | 固相线 | 液相线 | |
| JW-1 | 余量 | 2.5-3.0 | 1.8-2.0 | 0.5-1.0 | 0.8-1.2 | 223℃ | 232℃ |
| JW-2 | 余量 | 1.0-2.5 | 1.6-2.2 | 0.2-0.8 | 0.6-1.0 | 220℃ | 230℃ |
| JW-3 | 余量 | 0.5-1.0 | 2-4 | 0.5-2.0 | 1.0-2.0 | 221℃ | 225℃ |
JW-1无铅焊料相关的检测数据见下表
| 检测项目 | 标准数据 | 检测数据 |
| Pb(％) | ＜0.06 | 0.04 |
| Sb(％) | 0.5-1.0 | 0.8 |
| Sn(％) | -- | 余量 |
| Cu(％) | 2.5-3.0 | 2.6 |
| Ag(％) | 1.8-2.0 | 1.9 |
| 熔融温度(℃) | 223-232 | 224 |
| In(％) | 0.8-1.2 | 0.8 |
各项检测数据均符合标准数据。
JW-1无铅焊料对同类产品的对照表见下表
| 检测项目 | JW-1 | 对照产品* |
| Pb (％) | 0.028 | 0.032 |
| 熔融温度(℃) | 224 | 226 |
| 无铅焊锡丝直径mm | 0.5 | 0.5 |
*对照产品为进口产品，由表可见本发明的无铅焊料各项指标与对照产品相当。
Claims (1)
- 一种用于电子、仪器、仪表、灯饰等行业的无铅焊料，它包括按重量％的组成含有：1.8-2.2％的银，0.5-1.0％的锑，1.0-3.0％的铜，0.6-2.0％的铟及其余为锡。
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