一种高强度锡合金及其制备方法与流程

本申请涉及锡合金，更具体地说，它涉及一种高强度锡合金及其制备方法。

背景技术：

1、锡合金是一种以锡为基体加入其他金属元素而构成的合金，锡合金具有较好的耐腐蚀性能和减少摩擦能力，可以应用于制造各种金属材料，如船舶、汽车、建筑等领域。

2、在新能源电子仪器元件的焊接中、新能源汽车散热器等方面使用时，当锡合金用作焊料时，由于锡合金的强度较低，因此，由锡合金制作的金属工件在加工和使用中容易变形，从而缩短锡合金制品的使用寿命。

技术实现思路

1、为了改善锡合金的强度，本申请提供一种高强度锡合金及其制备方法。

2、第一方面，本申请提供一种高强度锡合金，采用如下的技术方案：

3、一种高强度锡合金，包括以下重量份的原料：锡30-50份，铜15-25份，锌1-3份，钛0.3-0.5份，稀土元素0.5-0.8份，锑3-5份，锂3-5份。

4、通过采用上述技术方案，在锡合金体系中添加适量的稀土元素，可能生成高熔点的化合物，减小合金的晶格尺寸，细化合金晶粒，使得晶粒分布得更均匀，从而提高合金的强度。同时稀土元素的加入能够增加锡合金的致密性，通过稀土元素与锡合金体系中各金属元素之间较强的亲和力，能够促使锡合金体系各金属更均匀的结合在一起，减少合金的晶界腐蚀深度，提高锡合金的耐腐蚀性能。在锡合金体系中添加适量的锌、锂、钛能够提高锡合金的强度和硬度，提高锡合金峰值时效硬度。

5、优选的，所述稀土元素为镧、铈和钇的混合物。

6、通过采用上述技术方案，镧、铈和钇作为稀土元素能够减少合金的晶格尺寸，细化合金晶粒，提高锡合金的强度。铈能够提高锡合金的抗拉强度和耐腐蚀性能，同时镧、铈可以及有效降低锡合金的析氧速率，减少锡合金氧化腐蚀的现象，从而提高锡合金强度和硬度的持久性。

7、优选的，所述高强度锡合金原料中还包括镁0.03-0.05份，镍0.01-0.03份，磷0.005-0.02份。

8、通过采用上述技术方案，镁、镍、磷具有较好的抗氧化效果，同时还能够与锡合金体系中的其他组分具有较好的相容性。其中磷能够与氧具有较强的亲和力，能够把氧化锡中的氧原子夺走，同时能够保护在锡原子的表面，对锡基体起到保护的作用，进一步减少锡合金制品氧化的现象，提高锡合金强度和硬度的持久性。镍元素就有较好的化学稳定性，能够不易被氧化，分散在锡合金体系中，能够提高锡合金本身的耐腐蚀耐化学性能，同时镍还可以在对锡的保护过程中，降低对锡的消耗，提高锡合金的强度和硬度的持久性。

9、第二方面，本申请提供一种高强度锡合金的制备方法，采用如下的技术方案：

10、一种高强度锡合金的制备方法，包括以下具体步骤：

11、将锡、铜、锌、钛、稀土元素、锑和锂混合，形成合金混合料，在惰性气体的保护下，对合金混合料热压烧结成型，得到锡合金，然后将锡合金进行固溶处理，水淬后再进行时效处理，即得到高强度锡合金。

12、通过采用上述技术方案，通过对锡合金体系各金属元素进行研磨，促进锡合金体系各元素更好的相容便于后续操作。将各金属元素热压烧结，能够促使制成的合金产品致密性好，晶粒长大受到限制，降低合金形变。使用水淬对锡合金进行淬火处理，能够避免合金出现变形和裂纹的现象，促使制成的锡合金具有较高的硬度和强度。

13、优选的，所述熔化温度为1200-1500℃。

14、优选的，所述固溶处理温度为450-500℃。

15、通过采用上述技术方案，控制固溶处理在合理范围内能够促进合金中的溶解相均匀分布，促使各金属元素与锡基体均匀的结合在一起，消除晶界和析出相，进而提高锡合金的硬度、强度和韧性。

16、优选的，所述时效处理为200-300℃，所述时效处理时间为5-10h。

17、通过采用上述技术方案，在锡合金水淬后进行适当的时效处理，能够增加锡合金的韧性和强度，提高锡合金的抗变形和抗撞击能力。

18、优选的，预先将镁、镍、磷和锡混合，然后与铜、锌、钛、稀土元素、锑、锂混合，形成合金混合料，在惰性气体的保护下，对合金混合料加热熔化，浇注成型，得到锡合金，然后将锡合金进行固溶处理，水淬后再进行时效处理，即得到高强度锡合金。

19、综上所述，本申请具有以下有益效果：

20、1、由于本申请采用各金属元素相结合，提高锡合金的强度和硬度，加入适量的稀土元素能够减少锡合金体系的晶格尺寸，增加锡合金的致密性，减少锡合金变形的现象。

21、2、本申请中预先对各金属元素进行研磨后热压烧结，能够提高合金的致密性，降低合金形变。同时使用水淬对锡合金进行淬火处理，能够避免合金出现裂纹和变形的现象，提高锡合金的硬度和强度。

技术特征：

1.一种高强度锡合金，其特征在于，包括以下重量份的原料：锡30-50份，铜15-25份，锌1-3份，钛0.3-0.5份，稀土元素0.5-0.8份，锑3-5份，锂3-5份。

2.根据权利要求1所述的高强度锡合金，其特征在于，所述稀土元素为镧、铈和钇的混合物。

3.根据权利要求1所述的高强度锡合金，其特征在于，所述高强度锡合金原料中还包括镁0.03-0.05份，镍0.01-0.03份，磷0.005-0.02份。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的高强度锡合金的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

5.根据权利要求4所述的高强度锡合金的制备方法，其特征在于，所述热压烧结温度为1200-1500℃。

6.根据权利要求4所述的高强度锡合金的制备方法，其特征在于，所述固溶处理温度为450-500℃。

7.根据权利要求4所述的高强度锡合金的制备方法，其特征在于，所述时效处理为200-300℃，所述时效处理时间为5-10h。

8.根据权利要求4所述的高强度锡合金的制备方法，其特征在于，预先将镁、镍、磷和锡混合，然后与铜、锌、钛、稀土元素、锑、锂混合，形成合金混合料，在惰性气体的保护下，对合金混合料加热熔化，浇注成型，得到锡合金，然后将锡合金进行固溶处理，水淬后再进行时效处理，即得到高强度锡合金。

技术总结
本申请涉及锡合金技术领域，具体公开了一种高强度锡合金及其制备方法。一种高强度锡合金及其制备方，包括以下重量份的原料：锡30‑50份，铜15‑25份，锌1‑3份，钛0.3‑0.5份，稀土元素0.5‑0.8份，锑3‑5份，锂3‑5份。本申请的一种高强度锡合金及其制备方法，通过在锡合金体系中添加适量的锌、锂提高锡合金金属基体的硬度和强度，通过在锡合金体系中添加适量的稀土元素，减小锡合金体系晶粒尺寸，使得晶粒分布更均匀，增强锡合金体系的致密性，进而增强锡合金的强度和硬度。

技术研发人员：彭彩菲
受保护的技术使用者：深圳市永佳润金属有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17