專利名稱：一種無銀低熔點錫鉍系無鉛焊料合金及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種焊料合金，具體涉及一種無銀低熔點錫鉍系無鉛焊料合金及其制備方法。
背景技術：
專利CN201010301331. 0公開了一種低熔點錫鉍焊料及其制備方法，其焊料為Sn、 Bi、Ag三元亞共晶合金焊料，焊料合金中各化學成分的重量百分比為Sn為44 58wt%， Bi為42 56wt%，Ag為0. 25 lwt%。該發(fā)明錫鉍焊料熔點范圍控制在140°C -168°C 內，鋪展面積為52-59Cu:mm2/0. 2g，熔點范圍控制在140-168°C內。該焊料合金的鋪展面積為52-59CU:mm2/0. 2g，相對較低；同時，熔點的控制范圍較寬，溫度的上限值較高；且合金中含有貴重的白銀。這些都限制了材料的使用。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有焊料合金強度較低、熔點范圍寬、成本高的缺點，本發(fā)明提供了一種無銀低熔點錫鉍系無鉛焊料合金及其制備方法。為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種無銀低熔點錫鉍系無鉛焊料合金，該焊料合金由以下組分按重量百分比組成Bi 61 63%，Cd 2 4%，Sb 4 6%，Y 0.01 0.03%， Ce 0. 01 0. 03%，其余為 Sn。其中，焊料合金為粉狀，該焊料合金粒度為50 80μπι。本發(fā)明還提供了一種無銀低熔點錫鉍系無鉛焊料合金的制備方法，包括以下步驟
(1)制備母合金取以下重量百分比的原料進行配比Bi 61 63%，Cd 2 4%，Sb 4 6%，Y 0. 01 0. 03%, Ce 0. 01 0. 03%，其余為Sn ；將上述原料放入真空感應爐中熔煉，熔煉溫度為500 570°C，得到母合金。(2)制備合金帶將步驟(1)制得的母合金放入真空感應快淬爐內的重熔管式坩堝中進行重熔，重熔溫度為400 430°C ；所述重熔管式坩堝的底部置于快淬爐轉輪輪緣之上2 4mm處，母合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部的孔中噴出與旋轉的轉輪邊緣接觸， 形成合金帶；其中，坩堝底部的孔直徑為1mm，快粹爐轉輪輪緣的旋轉線速度為10 13m/s， 形成合金帶的寬度為3 6毫米，厚度為200 300微米。(3)制備焊料合金將步驟(2)中制得的合金帶粉碎后，放入球磨機中研磨15 20min ；球磨后，過篩，篩分得到粒度為50 80 μ m的合金顆粒。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點本發(fā)明焊料合金采用Bi、Cd、Sb來使錫合金的熔點降低，改善了合金的焊接工藝性能，提高了合金的鋪展性；同時，元素Ce和元素Y對合金基體具有細化作用，可以有效提高合金的抗拉強度，同時可以改善合金的鋪展性。本發(fā)明合金在凝固中，采用快淬方式冷卻，可以有效減小合金中的相，同時保證化學成分的均勻分布，這樣不僅保證了焊接工藝性能，提高了合金的鋪展性，也保證了合金的力學性能。本發(fā)明制備中，不用貴重金屬銀，所取原料成本降低，且制備工藝簡便，生產的合金具有良好的性能，非常便于工業(yè)化生產。


圖1為本發(fā)明實施例三制備的無銀低熔點錫鉍系無鉛焊料合金的組織圖。由圖1可以看出合金的組織致密。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明無銀低熔點錫鉍系無鉛焊料合金進行詳細說明。實施例一
母合金的制備取以下重量百分比的原料進行配比Bi 61%，Cd 2%，Sb 4%，Y 0. 01%, Ce 0.01%，其余為Sn ；其中，原料Bi、Cd、Sb、Y、Ce、Sn的純度均大于99. 9%。將上述原料放
入真空感應爐中熔煉，熔煉溫度為500°C，得到母合金。合金帶的制備將母合金放入真空感應快淬爐內的重熔管式坩堝中進行重熔，重熔溫度為40(TC;重熔管式坩堝的底部置于快淬爐轉輪輪緣之上3mm處，母合金置于管式坩堝內熔融后，在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉的轉輪邊緣接觸，形成寬度為3mm、厚度為200微米的合金帶；快粹爐轉輪輪緣的旋轉線速度為13m/s。焊料合金的制備將制得的合金帶粉碎后，放入球磨機中研磨15min后，取出篩分，篩分得到粒度為50 80 μ m的合金顆粒。實施例二
母合金的制備取以下重量百分比的原料進行配比Bi 63%，Cd 4%，Sb 6%，Y 0. 03%, Ce 0.03%，其余為Sn ；其中，原料Bi、Cd、Sb、Y、Ce、Sn的純度均大于99. 9%。將上述原料放入真空感應爐中熔煉，熔煉溫度為570°C，得到母合金。合金帶的制備將母合金放入真空感應快淬爐內的重熔管式坩堝中進行重熔，重熔溫度為430°C;重熔管式坩堝的底部置于快淬爐轉輪輪緣之上3mm處，母合金置于管式坩堝內熔融后，在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉的轉輪邊緣接觸，形成寬度為6mm、厚度為300微米的合金帶；快粹爐轉輪輪緣的旋轉線速度為10m/S。焊料合金的制備將制得的合金帶粉碎后，放入球磨機中研磨20min后，取出篩分，篩分得到粒度為50 80 μ m的合金顆粒。實施例三
母合金的制備取以下重量百分比的原料進行配比Bi 62%，Cd 3%，Sb 5%，Y 0. 02%, Ce 0.02%，其余為Sn ；其中，原料Bi、Cd、Sb、Y、Ce、Sn的純度均大于99. 9%。將上述原料放入真空感應爐中熔煉，熔煉溫度為530°C，得到母合金。合金帶的制備將母合金放入真空感應快淬爐內的重熔管式坩堝中進行重熔，重熔溫度為420°C;重熔管式坩堝的底部置于快淬爐轉輪輪緣之上3mm處，母合金置于管式坩堝內熔融后，在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉的轉輪邊緣接觸，形成寬度為4mm、厚度為250微米的合金帶；快粹爐轉輪輪緣的旋轉線速度為11. 5m/s。焊料合金的制備將制得的合金帶粉碎后，放入球磨機中研磨17min后，取出篩分，篩分得到粒度為50 80 μ m的合金顆粒。
實施例四
母合金的制備取以下重量百分比的原料進行配比Bi 60%, Cd 1%，Sb 3%，Y 0. 005%, Ce 0. 005%，其余為Sn ；其中，原料Bi、Cd、Sb、Y、Ce、Sn的純度均大于99. 9%。將上述原料放
入真空感應爐中熔煉，熔煉溫度為500°C，得到母合金。合金帶的制備將母合金放入真空感應快淬爐內的重熔管式坩堝中進行重熔，重熔溫度為40(TC;重熔管式坩堝的底部置于快淬爐轉輪輪緣之上3mm處，母合金置于管式坩堝內熔融后，在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉的轉輪邊緣接觸，形成寬度為4mm、厚度為200微米的合金帶；快粹爐轉輪輪緣的旋轉線速度為13m/s。焊料合金的制備將制得的合金帶粉碎后，放入球磨機中研磨15min后，取出篩分，篩分得到粒度為50 80 μ m的合金顆粒。實施例五
母合金的制備取以下重量百分比的原料進行配比Bi 64%，Cd 5%，Sb 7%，Y 0. 05%, Ce 0.05%，其余為Sn ；其中，原料Bi、Cd、Sb、Y、Ce、Sn的純度均大于99. 9%。將上述原料放
入真空感應爐中熔煉，熔煉溫度為500°C，得到母合金。合金帶的制備將母合金放入真空感應快淬爐內的重熔管式坩堝中進行重熔，重熔溫度為40(TC;重熔管式坩堝的底部置于快淬爐轉輪輪緣之上3mm處，母合金置于管式坩堝內熔融后，在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉的轉輪邊緣接觸，形成寬度為4mm、厚度為200微米的合金帶；快粹爐轉輪輪緣的旋轉線速度為13m/s。焊料合金的制備將制得的合金帶粉碎后，放入球磨機中研磨15min后，取出篩分，篩分得到粒度為50 80 μ m的合金顆粒。效果實施例
如圖1所示為本發(fā)明實施例三制得的無銀低熔點錫鉍系無鉛焊料合金的組織結構圖， 焊料合金中元素Ce及元素Y對合金基體Sn具有細化作用，可以有效改善合金的鋪展性；同時凝固時采用快淬方式冷卻，可以保證化學成分的均勻分布。對比各產品的性能參數(shù)，如下表所示
表1各產品性能對比
權利要求
1.一種無銀低熔點錫鉍系無鉛焊料合金，其特征在于由以下組分按重量百分比組成Bi 61 63%，Cd 2 4%，Sb 4 6%，Y 0. 01 0. 03%, Ce 0. 01 0. 03%，其余為 Sn。
2.根據(jù)權利要求1所述的無銀低熔點錫鉍系無鉛焊料合金，其特征在于所述焊料合金為粉狀，合金顆粒的粒度為50 80 μ m。
3.一種無銀低熔點錫鉍系無鉛焊料合金的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)制備母合金取以下重量百分比的原料進行配比Bi61 63%，Cd 2 4%，Sb 4 6%，Y 0. 01 0. 03%, Ce 0. 01 0. 03%，其余為Sn ；將上述原料放入真空感應爐中熔煉，熔煉溫度為500 570°C，得到母合金；(2)制備合金帶將步驟(1)制得的母合金放入真空感應快淬爐內的重熔管式坩堝中進行重熔，重熔溫度為400 430°C ；所述重熔管式坩堝的底部置于快淬爐轉輪輪緣之上 2 4mm處，母合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部的孔中噴出與旋轉的轉輪邊緣接觸，形成寬度為3 6毫米、厚度為200 300微米的合金帶；(3)制備焊料合金將步驟(2)中制得的合金帶粉碎后，放入球磨機中研磨15 20min， 過蹄，篩分得到粒度為50 80 μ m的合金顆粒。
4.根據(jù)權利要求3所述的無銀低熔點錫鉍系無鉛焊料合金的制備方法，其特征在于 所述步驟(2)中坩堝底部的孔直徑為1mm，快粹爐轉輪輪緣的旋轉線速度為10 13m/s。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無銀熔點錫鉍系無鉛焊料合金及其制備方法，該焊料合金由以下組分按重量百分比組成Bi61～63%，Cd2～4%，Sb4～6%，Y0.01～0.03%，Ce0.01～0.03%，其余為Sn。本發(fā)明制得的焊料合金能有效提高抗拉強度、減小熔點范圍，降低熔點溫度，且降低了生產成本。
文檔編號C22C1/02GK102321829SQ20111032385
公開日2012年1月18日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權日2011年10月24日
發(fā)明者張金花, 王倩, 王玲, 范樂, 趙浩峰, 陳文兵 申請人:南京信息工程大學