KR100320317B1 - 납무함유땜질합금 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 납 무함유 땜질 합금은 Ag를 x wt.%, Bi를 y wt.%, In을 z wt.%, 그리고 나머지가 Sn으로 된 것으로서, 상기 x, y 및 z의 범위는 각각 아래와 같다.

x = 1 ∼ 4

y = 0.81 ∼ 5.0

z = 1.9 ∼ 12

x + 1.23y + 0.52z ≥ 5.00 (1)

x + 1.19y + 0.50z ≤ 6.90 (2)

본 발명의 땜질 합금은 환경오염을 야기하는 납 또는 카드뮴을 함유하지 않으며, 종래의 Pb-Sn 땜납 합금과 같은 기계적 강도와 신장율을 얻을 수 있다.

Description

납 무함유 땜질 합금

본 발명은 종래의 납-주석으로 된 땜질 합금과 같은 기계적 특성을 가진 납 무함유의 땜질 합금에 관한 것이다.

종래, 땜납 합금으로서는 Pb-Sn의 공정(共晶) 조성 부근의 합금이 대표적인 것으로 널리 알려져 있다. 또한 Pb-Sn의 공정(共晶) 땜납보다도 강도를 높인 Zn-Cd로 된 합금 등도 알려져 있다. 그러나 전자의 땜납은 납의 유해성이 문제로 되어있고 후자의 땜납은 카드뮴 증기가 작업자에게 미치는 영향 등이 문제로 되어 있어 근년의 환경 문제를 해소할 수 없는 것이었다.

따라서 땜납 합금으로서 유해한 Pb 혹은 Cd 등을 함유하지 않은 아연, 주석계 땜질 합금이 제안되어 있다. 예컨대 3.5 Ag-Sn 땜질 합금이 있으나 이 땜질 합금은 신장율은 있기는 하나 인장 강도가 낮다는 문제점을 가진 것이었다. 이와 같이 종래의 땜질 합금에서는 Pb-Sn 땜납 합금과 같은 기계적 특성이 나타나지 않고 유해한 Pb 혹은 Cd 등을 함유하지 않으며 기계적 특성, 특히 인장 강도와 신장율 값이 모두 실제의 땜질 작업시에 충분히 만족할 수 있을 정도로 높은 땜질 합금이 요망되고 있는 것이 현실정이다.

본 발명에 의한 납 무함유 땜질 합금은 Ag를 x wt.%, Bi를 y wt.%, In을 z wt.%, 그리고 나머지가 Sn으로 된 것으로서, 상기 x, y 및 z의 범위는 각각 아래와 같다.

x = 1 ∼ 4

y = 0.81 ∼ 5.0

z = 1.9 ∼ 12

x + 1.23y + 0.52z ≥ 5.00 (1)

x + 1.19y + 0.50z ≤ 6.90 (2)

본 발명의 땜질 합금은 인장 강도가 4.0 kgf/mm²이상이고, 신장율이 30% 이상이다. 이들 기계적 성질은 종래의 Pb-Sn 땜납 합금의 기계적 성질과 같이 양호하다.

본 발명에 있어서 은(銀)은 소량 함유되므로 내열성을 향상시키는 효과를 가지며, 더욱이는 용융점을 저하시키고 강도와 땜납의 퍼짐성을 증대 시키며 광택을 양호하게 한다. 그렇게 하자면 1 wt.% 이상 함유하는 것이 적당하지만 은은 값이 비싸므로 그 상한은 4 wt.%로 한다. 기타의 첨가 원소인 Bi 및 In은 상기 Ag 함유량을 기초로 하여 본 발명에서 목적으로 하는 Pb-Sn 땜납 합금과 같은 우수한 특성인 인장 강도가 4.0 kgf/mm²이상, 신장율이 30% 이상을 만족하자면, 1∼4 wt.%의 은 함유량 범위내에서 1 wt.%, 2 wt.%, 3 wt.%, 4 wt.%에서의 Bi 및 In의 함유량이 도 1 내지 도 4의 경사선 내에 들어가도록 조정한다. 이들 도 1 내지 도 4의 관계를 판별식 (1) 및 (2)와 같이 나타냈을 경우 식 (1)의 A 값이 5.00 이상, 식 (2)의 B 값이 6.90 이하로 나타내어질 수 있다. 즉, 판별식 (1)의 A 값이 5.00 미만에서는 4.0 kgf/mm²이상의 인장 강도가 되지 않고, 또한 판별식 (2)의 B 값이 6.90을 초과하면 30% 이상의 신장율을 얻을 수 없다. 이들 판별식 (1)은 도 3의 아래쪽 경계 영역을 나타내는 직선, 그리고 판별식 (2)는 도 3의 윗쪽 경계 영역을 나타내는 직선을 식으로 나타낸 것이다.

이 합금에서의 Bi 함유량이 0.81% 이하에서는 인장 강도가 4.0 kgf/mm²이상으로는 되지 않고, 5.0% 이상에서는 신장율이 30%를 하회하여 버린다.

이 합금에서의 In의 함유량이 1.9% 이하에서는 인장 강도가 4.0 kgf/mm²이상으로는 되지 않고, 12% 이상에서는 신장율 값이 떨어지며 30%를 하회하여 버린다. 그리고 In이 비싸므로 그 상한은 4.0% 미만으로 하는 것이 바람직하다.

아래의 실시예를 나타낸다.

실시예

Sn, Ag, Bi, In, Pb를 표 1의 조성표에 나타낸 조성이 되도록 총중량으로 10㎏ 칭량(秤量)하고, 흑연 도가니를 사용하여 대기중에서 전기로에서 용해하였다. 용해 온도는 300℃로 하고, 완전히 각 금속이 용해한 후 중력편석(重力偏析)을 없애기 위해 충분히 교반하여 150 ×60 ㎜, 높이 150 ㎜의 안쪽 칫수와 주형 두께 10 ㎜의 금형에서 주조하였다. 수득한 주물의 하부로부터 JIS 4호 시험편을 기계 가공에 의해 채취하고 JIS Z2241에 준한 시험 방법으로 인장 강도와 신장율을 측정하였다. 이들 결과를 표 1에 나타낸다. 그리고 비교를 위해 Pb-Sn 공정(共晶) 땜질 합금과 3.5 Ag-Sn 땜질 합금의 특성도 아울러 표 1에 나타내었다.

표 1

표 1로부터 본 발명 조성 범위의 땜질 합금은 그 기계적 강도가 4.0 kgf/mm²이상이고, 신장율이 30% 이상인 값을 얻을 수 있어, 초기의 과제를 달성할 수 있었다. 따라서 이상과 같은 본 발명에 의하면 환경오염을 일으키는 납 혹은 카드뮴 등을 함유하지 않으며 종래의 Pb-Sn 땜납 합금과 같은 기계적 강도와 신장율을 가진 땜질 합금을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 땜질 합금에서의 Ag : 1 wt.%일 때 (나머지 Sn)의 In 및 Bi의 첨가량의 관계도.

도 2는 본 발명에 의한 땜질 합금에서의 Ag : 2 wt.%일 때 (나머지 Sn)의 In 및 Bi의 첨가량의 관계도.

도 3은 본 발명에 의한 땜질 합금에서의 Ag : 3 wt.%일 때 (나머지 Sn)의 In 및 Bi의 첨가량의 관계도.

도 4는 본 발명에 의한 땜질 합금에서의 Ag : 4 wt.%일 때 (나머지 Sn)의 In 및 Bi의 첨가량의 관계도.

Claims (1)

1. Ag : x wt.%, Bi : y wt.%, In : z wt.%, 나머지가 Sn으로 된 납 무함유 땜질 합금에 있어서, x, y 및 z가 각각

   x = 1 ∼ 4

   y = 0.81 ∼ 5.0

   z = 1.9 ∼ 12

   x + 1.23y + 0,52z ≥ 5.00

   x + 1.l9y + 0.50z ≤ 6.90

   인 납 무함유 땜질 합금.