一种高抗热无铅锡条及其制备方法与流程

本申请涉及锡焊料，更具体地说，它涉及一种高抗热无铅锡条及其制备方法。

背景技术：

1、锡条是一种常用的电子元件，随着科技的发展，锡条的应用越来越广泛，在电子行业、家电制造业、汽车制造业、维修业等均有应用，也可以用来连接电子元件，如电阻、电容、电感等。此外，锡条还可以用来连接电子元件和电路板，以及电路板和外部设备。普通锡条焊接后仅能在低于280℃的环境下性能稳定，高于该温度锡会变脆，但变压器电感、消磁线圈、铝铜漆包线、继电器、电磁滤波器等高温浸锡的作业温度需要在380-450℃，普通的锡条在此高温环境下容易发生变形、脆性破裂、锡面氧化快、锡渣多等现象，导致无法作业，不良率高等问题。

技术实现思路

1、为了提高锡条的抗热性，保证锡条高温下的正常工作，本申请提供一种高抗热无铅锡条及其制备方法。

2、第一方面，本申请提供的一种高抗热无铅锡条及其制备方法，采用如下的技术方案：一种高抗热无铅锡条，包括以下重量份组分：

3、锡96-99份、纳米钛粉末1-4份、银2-4份、镍3-5份、锑1.5-3份、铜0.2-0.5份、纳米碳化硅粉末0.02-0.05份。

4、通过采用上述技术方案，纳米钛粉末与纳米碳化硅粉末的加入不与锡反应，不会形成金属间化合物，不影响锡的正常性能，利用纳米钛与纳米碳化硅硬度与耐热性比基体材料锡好的性质，提高锡条的抗热性能与高温下锡条的韧性与硬度，同时纳米钛与碳化硅能细化晶粒，使晶粒在一定体积内的数目增多，增大晶界面积，从而增强了锡的晶相结构，抑制了锡斜方晶体的产生，在保证锡条正常工作的同时提高了高温下锡条的韧性与强度，避免了脆锡的产生。使锡条具有更高的耐热性与耐腐蚀性，具有更高的电导性与热导率。

5、可选的，所述纳米钛粉末与纳米碳化硅的粒径在50-80nm之间。

6、通过采用上述技术方案，纳米钛与纳米碳化硅分布在锡中充当了刚硬支撑点，类似于物理交联，提升高温下锡条的硬度与强度，选择适合的粒径大小避免其对成品锡条的外观造成不良影响，影响产品性能。

7、可选的，所述原料还含有0.04-0.08份的锗和0.04-0.08份的铼。

8、通过采用上述技术方案，锗具有表面偏析的特性，高温锡熔之后可以析出到锡条表面，提高锡条的表面抗氧化能力，同时和铼一起可以改变锡的液相温度，使锡在高温下也能正常稳定工作，减少了锡氧化渣的产生。

9、第二方面，本申请提供一种高抗热无铅锡条的制备方法，采用如下的技术方案：

10、一种高抗热无铅锡条的制备方法，包括如下步骤：

11、(1)按重量组分称取各组分，将锡熔化到350-370℃，再加入锑、铜、镍和银，升温至420-450℃持续搅拌20-30min，保温静置；

12、(2)加入纳米钛粉末与纳米碳化硅粉末继续加热至600-800℃，18-20khz下超声处理10-15min后，保持温度充分搅拌20-30min，得到熔融液；

13、(3)将上述得到的熔融液浇铸在模具中，冷却得到所述高抗热无铅锡条。

14、通过采用上述技术方案，逐步升温控制金属的加入，使各金属充分反应熔炼，分布均匀；通过超声处理，在熔液中产生交替的低压、高压循环，产生高温高压的化学微反应，一方面控制异质成核，提高合金中晶粒的细化程度，增强晶相结构，增加强度和韧性，另一方面使纳米原料分散均匀，更好的在材料中发挥作用。

15、可选的，所述将熔融液浇铸在模具中后，浸入100-200℃的热处理液中降温至200-240℃，复加热至300-330℃后，放入冷却液中缓慢冷却至室温，得到所述高抗热无铅锡条。

16、通过上述技术方案，将塑形好的高温锡条，先浸入热处理液中进行热处理进一步细化晶粒，提高锡条的硬度与强度，重复加热，减缓冷却过快造成的内应力，随后放入冷却较慢的油相冷却液中缓慢冷却，进一步提高硬度。

17、可选的，所述热处理液为氯化铝、三甲基乙基氯化铵与铝氢化钠的混合物。

18、可选的，所述热处理液中氯化铝、三甲基乙基氯化铵与铝氢化钠的重量份之比为1.2-1.5:1:0.1。

19、通过采用上述技术方案，在锡条表面形成铝层受到高温时在锡条表面形成致密氧化膜，杜绝高温下锡与氧气的接触，避免锡在高温下被氧化，减少锡渣的产生，增强锡条的抗热性能。

20、可选的，所述冷却液为矿物油、正己烷的混合溶液。

21、可选的，所述冷却液矿物油与正已烷的重量份之比为3-3.5：1。

22、通过采用上述技术方案，矿物油与正已烷形成的混合溶液与金属有很强的表面亲和与渗透的能力可以渗透到金属毛细孔内部，排除水汽与湿气，形成致密保护膜，隔绝金属表面积毛细孔内部的空气与水分。

23、综上所述，本申请具有以下有益效果：

24、1、由于本申请采用耐高温的纳米钛粉末与纳米碳化硅粉末，加入的钛与碳化硅不影响锡的正常性能，高温下可以增强锡的晶相结构，抑制锡斜方晶体的产生，从而保证锡条正常工作的同时增强高温下锡条的强度。

25、2、本申请中优选使用热处理液将高温锡条快速冷却至中温区从而提高锡条的强度和韧性，同时，热处理液可以在锡条表面形成铝镀层，隔绝锡与氧气的接触，避免锡高温被氧化，导致的锡面发蓝，锡渣过多等现象；使用冷却液将锡条缓慢冷却至室温，冷却液可以在锡条表面形成致密膜，排除水汽与空气，避免锡条表面杂质的产生。

26、3、本申请的方法，通过逐步加入金属元素，超声处理帮助反应的进行，热处理液加速降温过程，增强锡条性能，冷却液进一步加强性能，步骤相互配合增强锡条的抗热性。

技术特征：

1.一种高抗热无铅锡条，其特征在于，原料包括如下重量组份：

2.根据权利要求1所述的一种高抗热无铅锡条，其特征在于：所述纳米钛粉末与纳米碳化硅的粒径在50-80nm之间。

3.根据权利要求1所述的一种高抗热无铅锡条，其特征在于：所述原料还含有0.04-0.08份的锗和0.04-0.08份的铼。

4.根据权利要求1-2任一所述的一种高抗热无铅锡条的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种高抗热无铅锡条的制备方法，其特征在于，所述将熔融液浇铸在模具中后，浸入100-200℃的热处理液中降温至200-240℃，复加热至300-330℃后，放入30-40℃的冷却液中缓慢冷却，得到所述高抗热无铅锡条。

6.根据权利要求5所述的一种高抗热无铅锡条的制备方法，其特征在于：所述热处理液为氯化铝、三甲基乙基氯化铵与铝氢化钠的混合溶液。

7.根据权利要求6所述的一种高抗热无铅锡条的制备方法，其特征在于：所述热处理液中氯化铝、三甲基乙基氯化铵与铝氢化钠的重量份之比为1.2-1.5:1:0.1。

8.根据权利要求5所述的一种高抗热无铅锡条，其特征在于：所述冷却液为矿物油、正己烷的混合溶液。

9.根据权利要求8所述的一种高抗热无铅锡条，其特征在于：所述冷却液矿物油与正已烷的重量份之比为3-3.5：1。

技术总结
本申请涉及锡焊料技术领域，具体公开了一种高抗热无铅锡条及其制备方法。一种高抗热无铅锡条包括如下重量组份：锡96‑99份、纳米钛粉末1‑4份、银2‑4份、镍3‑5份、锑1.5‑3份、铜0.2‑0.5份、纳米碳化硅粉末0.02‑0.05份；其制备方法为：将锡熔化到350‑370℃，再加入锑、铜、镍和银，升温至420‑450℃持续搅拌20‑30min，保温静置；加入纳米钛粉末与纳米碳化硅粉末继续加热至600‑800℃，18‑20KHZ下超声处理10‑15min后，保持温度充分搅拌20‑30min，得到熔融液，将上述得到的熔融液浇铸在模具中，冷却得到所述高抗热无铅锡条。本申请的高抗热无铅锡条具有抗热性好，高温工作时锡渣少等优点。

技术研发人员：叶桥生
受保护的技术使用者：东莞市千岛金属锡品有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12