锡锌铜系高温无铅焊锡的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种焊锡，具体的说是指锡锌铜系高温无铅焊锡。
【背景技术】
[0002] 现有焊锡材料多为有铅焊锡，采用有铅焊锡制造的各种电子产品被废弃或者在回 收利用的过程中，都会对环境造成铅污染，给人们的健康带来极大的危害。目前，高铅高温 焊锡（含铅85%以上的）由于替代材料较少，在国内外一直被沿用，常规无铅焊锡在最近 几年陆续问世，例如锡银系焊锡、锡铜系焊锡、锡锌系焊锡、锡银铜系焊锡等。现有的无铅焊 锡主要围绕着共晶点及附近小的波动范围内展开，焊锡熔点较低，而高温无铅焊锡则很少， 例如，可以替代含铅90%的铅锡尚铅尚温焊锡等无铅焊锡目如就不存在。
[0003] 对于一些如保险丝管等特殊焊接场合，如将锡铜系或锡锌系等普通焊锡用于较大 额定电流值的保险丝管内部焊接端帽和可熔体金属线时，当保险丝管应用中过载熔断前 夕，由于保险丝管内的可熔体金属丝会保持一定时间高温直至熔断，其产生热量多，这样容 易出现保险丝管端帽内将可熔体金属丝和端帽焊接在一起的焊锡出现被熔化并从管体和 端帽的间隙流淌出来，甚至滴落到外部的现象，这将带来损坏其他器件，使得保险丝管不安 全。虽然上述的问题采用这些含铅85%以上的高温焊锡（如含铅90%的铅锡高铅高温焊锡 等）可以基本解决问题，但毕竟含铅，不环保、不利于广泛应用。对于一些如保险丝管等特 殊焊接场合，要求焊锡的熔点较高、液固相线间的温度区间要大、焊锡重熔后的流动性较小 等特殊要求。
【发明内容】
[0004] 本发明提供的是锡锌铜系高温无铅焊锡，其主要目的在于克服现有焊锡不环保、 熔点不够高和液固相间的温度区间不够大以及不适合于一些特殊焊接场合的问题。
[0005] 为了解决上述的技术问题，本发明采用如下的技术方案： 锡锌铜系高温无铅焊锡，其各组分按重量百分比包括：锌18%~28%，铜1~3%，稀土 0~0· 1%，镍0-0· 05%，余量为锡。
[0006] 进一步的，所述各组分按重量百分比包括：锌18%，铜2%，余量为锡。
[0007] 进一步的，所述各组分按重量百分比包括：锌20%，铜2%，余量为锡。
[0008] 进一步的，所述各组分按重量百分比包括：锌28%，铜2%，余量为锡。
[0009] 进一步的，所述各组分按重量百分比包括：锌18%，铜1. 95%，镍0. 05%，余量为锡。
[0010] 进一步的，所述各组分按重量百分比包括：锌20%，铜1. 95%，镍0. 05%，余量为锡。
[0011] 进一步的，所述各组分按重量百分比包括：锌28%，铜1. 95%，镍0. 05%，余量为锡。
[0012] 进一步的，所述各组分按重量百分比包括：锌18%，铜1. 95%，稀土 0. 1%，镍0. 05%， 余量为锡。
[0013] 进一步的，所述各组分按重量百分比包括：锌20%，铜1.95%，稀土 0. 1%，镍 0.05%，余量为锡。
[0014] 进一步的，所述各组分按重量百分比包括：锌28%，铜I. 95%，稀土 0. 1%，镍0. 05%， 余量为锡。
[0015] 由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点： 按照上述配方制得的锡锌铜系高温无铅焊锡，其液相点较高，液固相点温度区间较大。 液固相点温度区间越大，从液相线以上开始降温时，随温度降低逐步形成更多固相物，流 动性则逐步变小，液固相点温度区间越大在工艺上使得保险丝管体更易于插入到盛有熔化 的焊锡的端帽内并形成良好连接。在稍长时间保持温度高出200°C处于液相或者液固共存 时，该焊锡中表面会形成氧化膜，在高温下也利于降低了其流动性。上述特点能够满足例如 保险丝管焊接等特殊焊接场合对焊锡的特殊要求。所述微量镍的加入提高镍件或镀镍件 (端帽镀有镍）的焊接效果，微量稀土的加入是为了调整焊锡的抗氧化性性能到恰当程度， 铜的作用主要用于提高熔点和减少铜合金焊接件(如熔断器的可熔体等）表面的铜析出。
【具体实施方式】
[0016] 本发明提供的锡锌铜系高温无铅焊锡，其各组分按重量百分比包括：锌18%~ 28%，铜1~3%，稀土 0~0. 1%,镍0-0. 05%，余量为锡。
[0017] 实施例一 本发明提供的锡锌铜系高温无铅焊锡，其各组分按重量百分比包括：锌18%，铜2%，余 量为锡。
[0018] 实施例二 本发明提供的锡锌铜系高温无铅焊锡，其各组分按重量百分比包括：锌20%，铜2%，余 量为锡。
[0019] 实施例三 本发明提供的锡锌铜系高温无铅焊锡，其各组分按重量百分比包括：锌28%，铜2%，余 量为锡。
[0020] 实施例四 本发明提供的锡锌铜系高温无铅焊锡，其各组分按重量百分比包括：锌18%，铜1. 95%， 镍0.05%，余量为锡。
[0021] 实施例五 本发明提供的锡锌铜系高温无铅焊锡，其各组分按重量百分比包括：锌20%，铜1. 95%， 镍0.05%，余量为锡。
[0022] 实施例六 本发明提供的锡锌铜系高温无铅焊锡，其各组分按重量百分比包括：锌28%，铜1. 95%， 镍0.05%，余量为锡。
[0023] 实施例七 本发明提供的锡锌铜系高温无铅焊锡，其各组分按重量百分比包括：锌18%，铜1. 95%， 稀土 0. 1%，镍0. 05%，余量为锡。
[0024] 实施例八 本发明提供的锡锌铜系高温无铅焊锡，其各组分按重量百分比包括：锌20%，铜1. 95%， 稀土 0. 1%，镍0. 05%，余量为锡。
[0025] 实施例九 本发明提供的锡锌铜系高温无铅焊锡，其各组分按重量百分比包括：锌28%，铜1. 95%， 稀土 0. 1%，镍0. 05%，余量为锡。
[0026] 将上述实施例制备的焊锡利用无铅焊锡热力学数据库计算，并试验测试。测试分 析其液相点、固相点，液固相区间温度，并评估300°C条件下固相物的比例如下表：
将以上实施例制得的焊锡和含铅90%的铅锡高铅高温焊锡、含锌9%的锡锌共晶焊锡以 及常规的含铜3%的锡铜焊锡分别试验于Φ 6. 35X31. 5mm 25A保险丝管，在2倍故障电流 50A的熔断试验发现，熔断期间所述焊锡和含铅90%的铅锡高铅高温焊锡不会从保险丝管 中流淌出，含锌9%的锡锌共晶焊锡和常规的含铜3%的锡铜焊锡均从保险丝管的端帽内流 淌出。试验验证了所述本焊锡的高熔点和在同样条件下流动性较小。
[0027] 现有锡铜、锡银、锡锌或锡锌铜等焊锡大都是靠近共晶点的附近设计的，液相点 高，液固区间温度区间追求小。所述本焊锡液相点高，可承受更高使用温度，所以，在保险丝 管中如要熔化本焊锡需要更高温度，同质量焊接件需要更多热量方能熔化。在从液相降温 过程中，所述本焊锡的液固相区间大，从液态开始随温度降低时能形成更多固相物，所述本 焊锡在300°C时有生14~20%固相，在300°C时将所述本焊锡流动性和靠近共晶点的附近 的如含锌9%的锡锌共晶焊锡和含铜0. 7%的锡铜焊锡等进行比较，发现本焊锡的流动性明 显较差，且表面形成氧化膜等，这些使得流动性变小。在将保险丝管体插入到盛有熔化的焊 锡的端帽焊接生产时，较少焊锡溢出到端帽外并焊接到位，而含锌9%的锡锌共晶焊锡和 含铜0. 7%的锡铜焊锡等共晶附近的焊锡出现较多焊锡溢出到端帽外的现象，当降低焊接 温度时则出现较多焊接插入不到位情况。
[0028] 上述仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此 构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
【主权项】
1. 一种锡锌铜系高温无铅焊锡，其特征在于：其各组分按重量百分比包括：锌18%~ 28%，铜1~3%，稀土 O~0. 1%,镍0-0. 05%，余量为锡。2. 如权利要求1所述的锡锌铜高温无铅焊锡，其特征在于：其各组分按重量百分比包 括：锌18%，铜2%，余量为锡。3. 如权利要求1所述的锡锌铜高温无铅焊锡，其特征在于：其各组分按重量百分比包 括：锌20%，铜2%，余量为锡。4. 如权利要求1所述的锡锌铜高温无铅焊锡，其特征在于：其各组分按重量百分比包 括：锌28%，铜2%，余量为锡。5. 如权利要求1所述的锡锌铜高温无铅焊锡，其特征在于：其各组分按重量百分比包 括：锌18%，铜1. 95%，镍0. 05%，余量为锡。6. 如权利要求1所述的锡锌铜高温无铅焊锡，其特征在于：其各组分按重量百分比包 括：锌20%，铜1. 95%，镍0. 05%，余量为锡。7. 如权利要求1所述的锡锌铜高温无铅焊锡，其特征在于：其各组分按重量百分比包 括：锌28%，铜1. 95%，镍0. 05%，余量为锡。8. 如权利要求1所述的锡锌铜高温无铅焊锡，其特征在于：其各组分按重量百分比包 括：锌18%，铜1. 95%，稀土 0. 1%，镍0. 05%，余量为锡。9. 如权利要求1所述的锡锌铜高温无铅焊锡，其特征在于：其各组分按重量百分比包 括：锌20%，铜1. 95%，稀土 0. 1%，镍0. 05%，余量为锡。10. 如权利要求1所述的锡锌铜高温无铅焊锡，其特征在于：其各组分按重量百分比包 括：锌28%，铜1. 95%，稀土 0. 1%，镍0. 05%，余量为锡。
【专利摘要】锡锌铜系高温无铅焊锡，其各组分按重量百分比包括：锌18%～28%，铜1～3%，稀土0～0.1%,镍0-0.05%，余量为锡。所述配方制得的锡锌铜系高温无铅焊锡，其液相点较高，液固相点温度区间较大。液固相点温度区间大在工艺上使得一些特殊焊接更易于实现，降温过程逐步增加固相物，在稍长时间保持温度高出200℃处于液相或者液固共存时，该焊锡中表面会形成氧化膜，降低了其流动性。上述特点能够满足例如保险丝管焊接等特殊焊接场合对焊锡的特殊要求。所述微量镍的加入提高镍件或镀镍件的焊接效果，微量稀土的加入是为了调整焊锡的抗氧化性性能到恰当程度，铜的作用主要用于提高熔点和减少铜合金焊接件表面的铜析出。
【IPC分类】B23K35/26
【公开号】CN104972241
【申请号】CN201510454138
【发明人】赖文辉, 陶家山, 赵长俊
【申请人】好利来（中国）电子科技股份有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年7月30日