含鈰的無鉛釺料的製作方法
2023-05-24 21:16:01
專利名稱：含鈰的無鉛釺料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種含鈰的無鉛釺料，屬於金屬材料類及冶金領域的釺焊材料。
背景技術：
根據歐盟頒布的WEEE和RoHS指令，明確提出將於2006年7月1日起限制或禁止在家用電器中使用鉛及其它幾種有毒有害物質，迫使無鉛釺料的研究進入實際應用階段。Sn-Ag-Cu合金有著優良的潤溼性能和力學性能，被認為是最有潛力的Sn-Pb釺料的替代品。但是Sn-Ag-Cu系合金價格偏高，因此應用受到局限。Sn-Cu-Ni釺料由於具有較好的綜合性能，價格適中，具有良好的應用前景。本項發明「含鈰的無鉛釺料」，即是在這種技術背景下完成的，其綜合性能與Sn-Pb、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu等釺料相近。
發明內容
本項發明的任務是提供一種潤溼性，鋪展性及釺縫力學性能良好的可用於電子行業的波峰焊、再流焊以及其它焊接方法的無鉛釺料。
本項發明主要解決了下述兩個關鍵技術問題1)研製開發出的無鉛釺料的熔點範圍在225℃～260℃；通過優化「含鈰的無鉛釺料」的化學成分，得到了對母材(以及PCB基板)潤溼性、鋪展性優良、釺縫力學性能(σb、τ)良好的無鉛釺料；2)在含鈰的無鉛釺料中加入適量的鉛(Pb)以降低主成分合金(Sn-Cu合金)的熔點，改善含鈰的無鉛釺料在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性；加入適量的鎳，抑制Cu6Sn5金屬間化合物的形成，同時加入稀土元素鈰(Ce)以細化新發明的含鈰的無鉛釺料的晶粒，提高含鈰的無鉛釺料的塑性和綜合力學性能。
解決上述問題的技術方案是，1)、使用市售的電解銅、金屬鎳、錫錠、鉛錠、金屬鈰，按需要配比，採用常規的製造工藝冶煉、澆鑄，即可得到棒材。通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釺料絲材。2)、根據生產需要，可將金屬鎳、電解銅、金屬鈰預先冶煉成合金，然後加入錫-銅-鉛合金中冶煉、澆鑄，即可得到棒材。通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釺料絲材。
本明的「含鈰的無鉛釺料」，化學成分(質量百分數)是0.08％～3.0％的銅(Cu)，0.01％～1.6％的鎳(Ni)，0.005％～0.2％的鉛(Pb)，0.001％～0.10％的鈰(Pb)，其餘為錫(Sn)。使用市售的電解銅、金屬鎳、錫錠、鉛錠、金屬鈰，按需要配比，採用常規的製造工藝冶煉、澆鑄，即可得到棒材。通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釺料絲材。根據生產需要，可將金屬鎳、電解銅、金屬鈰預先冶煉成合金，然後加入錫-銅-鉛合金中冶煉、澆鑄，即可得到棒材。通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釺料絲材。
本發明的技術特點是，「含鈰的無鉛釺料」中還含有微量的鉛元素。雖然鉛是有害元素，但是它的加入，可顯著改善錫基釺料對母材的潤溼性、鋪展性，且對釺料的其它性能影響甚微。因此，新發明的含鈰的無鉛釺料中所含有害元素鉛可根據歐盟頒布的WEEE和RoHS指令以及日本、中國、美國等國家的相關規定進行調整，以符合不同標準和規定的要求。同時，仍在釺料中保持適量(微量)的鉛，以改善無鉛釺料對母材的潤溼性、鋪展性。
四、說明附圖
-無五具體實施方式
根據本發明的「含鈰的無鉛釺料」的質量配方比，敘述本發明的具體實施方式
。
具體實施例方式
一按質量百分數配比，其成分為0.08％銅(Cu)，1.6％鎳(Ni)，0.2％鉛(Pb)，0.10％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在230℃左右、液相線溫度在245℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
二按質量百分數配比，其成分為3.0％銅(Cu)，0.01％鎳(Ni)，0.2％鉛(Pb)，0.10％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在225℃左右、液相線溫度在240℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
三按質量百分數配比，其成分為0.7％銅(Cu)，0.01％鎳(Ni)，0.005％鉛(Pb)，0.001％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在227℃左右、液相線溫度在240℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
四按質量百分數配比，其成分為0.7％銅(Cu)，0.1％鎳(Ni)，0.02％鉛(Pb)，0.03％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在227℃左右、液相線溫度在240℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
五按質量百分數配比，其成分為0.2％銅(Cu)，0.5％鎳(Ni)，0.05％鉛(Pb)，0.03％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在230℃左右、液相線溫度在245℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
六按質量百分數配比，其成分為1.0％銅(Cu)，1.0％鎳(Ni)，0.1％鉛(Pb)，0.05％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在230℃左右、液相線溫度在245℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
七按質量百分數配比，其成分為0.12％銅(Cu)，0.01％鎳(Ni)，0.02％鉛(Pb)，0.10％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在227℃左右、液相線溫度在235℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
八按質量百分數配比，其成分為2.5％銅(Cu)，1.0％鎳(Ni)，0.02％鉛(Pb)，0.03％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在235℃左右、液相線溫度在250℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
九按質量百分數配比，其成分為2.0％銅(Cu)，1.6％鎳(Ni)，0.02％鉛(Pb)，0.03％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在235℃左右、液相線溫度在260℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
十按質量百分數配比，其成分為3.0％銅(Cu)，1.6％鎳(Ni)，0.02％鉛(Pb)，0.01％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在240℃左右、液相線溫度在260℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
十一按質量百分數配比，其成分為3.0％銅(Cu)，1.6％鎳(Ni)，0.2％鉛(Pb)，0.001％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在235℃左右、液相線溫度在255℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
十二按質量百分數配比，其成分為3.0％銅(Cu)，1.6％鎳(Ni)，0.1％鉛(Pb)，0.01％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在240℃左右、液相線溫度在260℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
十三按質量百分數配比，其成分為0.9％銅(Cu)，0.03％鎳(Ni)，0.02％鉛(Pb)，0.02％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在235℃左右、液相線溫度在245℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
十四按質量百分數配比，其成分為0.4％銅(Cu)，0.02％鎳(Ni)，0.05％鉛(Pb)，0.05％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在230℃左右、液相線溫度在245℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
十五按質量百分數配比，其成分為0.8％銅(Cu)，0.02％鎳(Ni)，0.03％鉛(Pb)，0.02％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在235℃左右、液相線溫度在245℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
十六按質量百分數配比，其成分為1.4％銅(Cu)，0.02％鎳(Ni)，0.10％鉛(Pb)，0.08％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在230℃左右、液相線溫度在245℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
十七按質量百分數配比，其成分為1.8％銅(Cu)，0.6％鎳(Ni)，0.12％鉛(Pb)，0.08％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在240C左右、液相線溫度在255C左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
十八按質量百分數配比，其成分為1.8％銅(Cu)，0.6％鎳(Ni)，0.10％鉛(Pb)，0.08％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在240℃左右、液相線溫度在255℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
十九按質量百分數配比，其成分為0.6％銅(Cu)，0.1％鎳(Ni)，0.02％鉛(Pb)，0.03％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在230℃左右、液相線溫度在235℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
二十按質量百分數配比，其成分為0.5％銅(Cu)，0.2％鎳(Ni)，0.02％鉛(Pb)，0.03％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在230℃左右、液相線溫度在235C左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
具體實施例方式
二十一按質量百分數配比，其成分為0.7％銅(Cu)，0.1％鎳(Ni)，0.02％鉛(Pb)，0.03％鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
上述成分配比得到的「含鈰的無鉛釺料」固相線溫度在230℃左右、液相線溫度在235℃左右(考慮了實驗誤差)，配合市售釺劑(助焊劑)，在紫銅、黃銅以及PCB基板上的潤溼性、鋪展性能優良。
權利要求
1.一種含鈰的無鉛釺料，其特徵在於，按質量百分數配比是0.08％～3.0％的銅(Cu)，0.01％～1.6％的鎳(Ni)，0.005％～0.2％的鉛(Pb)，0.001％～0.10％的鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。
全文摘要
一種含鈰的無鉛釺料，屬於釺焊材料。此無鉛釺料的化學成分(質量百分數)是0.08％～3.0％的銅(Cu)，0.01％～1.6％的鎳(Ni)，0.005％～0.2％的鉛(Pb)，0.001％～0.10％的鈰(Ce)，其餘為錫(Sn)。使用市售的電解銅、金屬鎳、錫錠、鉛錠、金屬鈰，按需要配比，採用常規的製造工藝冶煉、澆鑄，即可得到棒材。通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釺料絲材。根據生產需要，可將金屬鎳、電解銅、金屬鈰預先冶煉成合金，然後加入錫－銅－鉛合金中冶煉、澆鑄，即可得到棒材。通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釺料絲材。本無鉛釺料具有潤溼性、鋪展性及釺縫力學性能良好的特點。
文檔編號B23K35/26GK1792539SQ20051002256
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月23日 優先權日2005年12月23日
發明者薛松柏 申請人:南京航空航天大學