一种Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铝及铝合金的低温钎料，具体涉及Sn-Zn-Ag-Ni合金钎料。
【背景技术】
[0002] 电子工业中，软钎焊料产品质量的优劣直接影响着电子器件的焊接工艺、性能指 标和使用寿命。针对宇航等特殊用途的电子器件，要求焊料中Pb含量大于3%，对金镀层、 银（合金）镀层、铜具有良好的润湿性，且最好为共晶焊料。尤其是针对复杂器件，存在分 级钎焊需求，要求熔化温度在KKTC~400°C不同区间范围的分级焊料。已有商品焊料中 InPbAg、SnPb、SnPbAg等可满足部分要求，但熔化温度在200°C~250°C的焊料仍为空白。欧 洲进口的Pb-5Sn-10Sb (wt % )钎料，熔化温度适宜，钎焊工艺性较好，但对Cu润湿性不足， 无法满足使用要求。
[0003] 软钎焊料是低温钎焊时使用的一种金属连接材料。为了获得优质的钎焊接头，通 常低温钎料应满足如下要求：（1)能润湿母材，并与其形成牢固的连接；(2)良好的流动性 能，钎料借助毛细作用在接头中铺展，形成致密的钎缝；（3)成分均匀，熔化间隔小；(4)钎 焊接头强度性能好，耐腐蚀，并能满足其他特殊性能的要求。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的上述问题，本发明提供一种具有较高强度的Pb-Sn-Sb-Ag合金钎 料。
[0005] 为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：
[0006] 一种Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料，由以下含量的成分组成：Snl5. 5~16. 5wt %、 Sb7. 0 ~8. Owt^^Ag0.0 1 ~I. 2wt%，Pb 余量。
[0007] 如上所述的Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料，优选地，所述钎料的形态为丝、箔或粉。
[0008] 另一方面，本发明提供上述Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料在电子器件银镀层、金镀层、铜 镀层软钎焊中的应用。
[0009] 再一方面，本发明提供上述Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料的制备方法，该方法包括如下 步骤：
[0010] 八.按重量百分比，分别称取15.5~16.5%的511、7.0%~8.0%的513、0.01%~ 1. 2%的Ag和余量Pb,上述组分总量100% ;
[0011] B.利用中频感应炉，将称取的Pb、Sn、Sb、Ag金属原料搁置在石墨坩埚内，利用中 频感应炉，加热至450°C~500°C熔炼，待金属熔清后，降温至350°C~380°C，保温5分钟， 进行烧铸，制成直径30mm棒状或厚度5mm板状的Pb-Sn-Sb-Ag合金铸锭；
[0012] C.将步骤B制得的合金铸锭经挤压、乳制或雾化制粉，分别制成焊丝、焊箔或焊 粉。
[0013] 如上所述的方法，优选地，所述雾化制粉步骤包括：以氮气作为雾化气体，将制得 的棒状铸锭置于压力为0. 5MPa~1.0 MPa，温度为350°C~380°C的条件下，气雾化制成合金 粉末,将该合金粉末,通过筛分,获得粒度在25um~45um的合金焊粉。
[0014] 又一方面，本发明提供一种Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料，其是采用如上所述的方法制 备的。
[0015] 本发明的有益效果在于以下几个方面：
[0016] 1、本发明的Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料适用于电子器件金镀层、银（合金）镀层、铜的 钎焊。
[0017] 2、本发明的Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料为近共晶钎料，熔化温度236°C~243°C。
[0018] 3、本发明的Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料合理调配各组分的配比，其中Sn的含量为 15. 5~16. 5%，在保证钎料对基体材料润湿性的同时，又避免了对镀层的过度侵蚀；少量 Ag的添加亦可抑制钎料对镀层的侵蚀。该钎料对镀层具有良好的润湿性，铺展系数大于 92%，钎焊工艺性好。
[0019] 4、本发明的Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料抗拉强度高达70MPa。
[0020] 5、本发明制备Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料形态包括丝、箔、粉，制备方法简单，利于批 量生产。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明制备Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料的工艺流程图。
[0022] 图2为本发明实施例2得到的Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料的差热分析图谱。
[0023] 图3为本发明实施例2得到的Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料用于钎焊试验，剖切得到的 焊接界面照片。
[0024] 图4为本发明实施例2制得的钎料箔照片。
【具体实施方式】
[0025] 实施例1 :制备Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料（一）
[0026] 步骤1 :金属原料称重
[0027] 分别称取 158 克 Sn、0. 1 克 Ag、78 克 Sb 和 763. 9 克 Pb ;
[0028] 步骤2 :合金熔铸
[0029] 利用中频感应炉，将称取的Pb、Sn、Sb、Ag金属原料搁置在石墨坩埚内，利用中频 感应炉，加热至500°C熔炼，待金属熔清后，降温至350°C，保温5分钟，进行浇铸，制成直径 30mm棒状的Pb-Sn-Sb-Ag合金铸锭；
[0030] 步骤3 :焊丝制备
[0031] 将熔铸后的合金棒状铸锭，经过挤压机挤压，制成直径Imm焊丝。
[0032] 实施例2 :制备Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料（二）
[0033] 步骤1 :金属原料称重
[0034] 分别称取 159 克 Sn、0. 5 克 Ag、76 克 Sb 和 764. 5 克 Pb ;
[0035] 步骤2 :合金熔铸
[0036] 利用中频感应炉，将称取的Pb、Sn、Sb、Ag金属原料搁置在石墨坩埚内，利用中频 感应炉，加热至500°C熔炼，待金属熔清后，降温至350°C，保温5分钟，进行浇铸，制成厚度 5mm板状的Pb-Sn-Sb-Ag合金铸锭；
[0037] 步骤3 :焊箔制备
[0038] 将熔铸后的合金板状铸锭，经过轧机轧制，制成厚度0.1 mm焊箔。
[0039] 将得到的Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料用于钎焊试验，基体材料为纯Cu片，在加热平台 上完成钎焊，钎焊温度260°C。剖切得到的焊接界面照片如图3所示，试验表明钎料对纯Cu 润湿性好，焊着率高于95%。钎料箔照片如图4所示。
[0040] 实施例3 :制备Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料（三）
[0041] 步骤1 :金属原料称重
[0042] 分别称取160克Sn、10克Ag、75克Sb和755克Pb ;
[0043] 步骤2 :合金熔铸
[0044] 利用中频感应炉，将称取的Pb、Sn、Sb、Ag金属原料搁置在石墨坩埚内，利用中频 感应炉，加热至500°C熔炼，待金属熔清后，降温至350°C，保温5分钟，进行浇铸，制成直径 30mm棒状的Pb-Sn-Sb-Ag合金铸锭；
[0045] 步骤3 :焊粉制备
[0046] 采用气雾化制粉法，以氮气作为雾化气体，将制得的棒状铸锭置于压力为0. 6MPa， 温度为350°C的条件下，气雾化制成合金粉末，将该合金粉末，通过筛分，获得粒度在 25um~45um的合金焊粉。
[0047] 实施例4 :制备Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料（四）
[0048] 步骤1 :金属原料称重
[0049] 分别称取162克Sn、10克Ag、74克Sb和754克Pb ;
[0050] 步骤2 :合金熔铸
[0051] 利用中频感应炉，将称取的Pb、Sn、Sb、Ag金属原料搁置在石墨坩埚内，利用中频 感应炉，加热至500°C熔炼，待金属熔清后，降温至350°C，保温5分钟，进行浇铸，制成直径 30mm棒状的Pb-Sn-Sb-Ag合金铸锭；
[0052] 步骤3 :焊丝制备
[0053] 将熔铸后的合金棒状铸锭，经过挤压机挤压，制成直径Imm焊丝。
[0054] 实施例5 :制备Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料（五）
[0055] 步骤1 :金属原料称重
[0056] 分别称取164克ZnUO克Ag、72克Ni和754克Pb ;
[0057] 步骤2 :合金熔铸
[0058] 利用中频感应炉，将称取的Pb、Sn、Sb、Ag金属原料搁置在石墨坩埚内，利用中频 感应炉，加热至500°C熔炼，待金属熔清后，降温至350°C，保温5分钟，进行浇铸，制成厚度 5mm板状的Pb-Sn-Sb-Ag合金铸锭；
[0059] 步骤3 :焊箔制备
[0060] 将熔铸后的合金板状铸锭，经过轧机轧制，制成厚度0.1 mm焊箔。
[0061] 实施例6性能测试
[0062] 分别对实施例1-5制备的钎料进行物理测试和力学性能测试，并与已有的钎料性 能进行比较，取得试验数据见表1。实施例2制得的钎料差热分析曲线见说明书附图2,其 中Te指钎料固相温度，Tf指钎料液相温度。
[0063] 表 1
[0064]
【主权项】
1. 一种Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料，其特征在于，该钎料由以下含量的成分组成：Snl5. 5~ 16. 5wt%、Sb7. O ~8. Owt%、AgO. Ol ~I. 2wt%，Pb 余量。
2. 如权利要求1所述的Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料，其特征在于，所述钎料的形态为丝、箔 或粉。
3. 如权利要求1或2所述的Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料在电子器件银镀层、金镀层、铜镀层 软钎焊中的应用。
4. 如权利要求1或2所述的Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料的制备方法，其特征在于，该方法包 括如下步骤： 八.按重量百分比，分别称取15.5~16.5%的511、7.0%~8.0%的513、0.01%~1.2% 的Ag和余量Pb,上述组分总量100% ; B. 利用中频感应炉，将称取的Pb、Sn、Sb、Ag金属原料搁置在石墨坩埚内，利用中频感 应炉，加热至450°C~500°C熔炼，待金属熔清后，降温至350°C~380°C，保温5分钟，进行 浇铸，制成直径30mm棒状或厚度5mm板状的Pb-Sn-Sb-Ag合金铸锭； C. 将步骤B制得的合金铸锭经挤压、乳制或雾化制粉，分别制成焊丝、焊箔或焊粉。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述雾化制粉步骤包括：以氮气作为雾化气 体，将制得的棒状铸锭置于压力为〇. 5MPa~1.0 MPa，温度为350°C~380°C的条件下，气雾 化制成合金粉末，将该合金粉末，通过筛分，获得粒度在25um~45um的合金焊粉。
6. -种Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料，其特征在于，其是采用如权利要求4或5所述的方法制 备的。
【专利摘要】一种Pb-Sn-Sb-Ag合金钎料，主要用于电子器件金属镀层的软钎焊。该钎料由以下含量的成分组成：Sn15.5～16.5wt％、Sb7.0～8.0wt％、Ag0.01～1.2wt％，Pb余量。该钎料熔化温度适中，对金属镀层具有良好的润湿性，钎焊工艺性好，焊缝耐热冲击性能好，适用于电子器件银(合金)镀层、金镀层、铜的软钎焊。
【IPC分类】B23K35-40, B23K35-26
【公开号】CN104741819
【申请号】CN201310751544
【发明人】张国清, 原辉
【申请人】北京有色金属与稀土应用研究所, 中国电子科技集团公司第四十三研究所
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月31日