本發(fā)明涉及焊接材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種組分中不含鉛、并在高溫焊接條件下具有良好抗氧化能力的無鉛高溫抗氧化焊料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：電子工業(yè)的焊接材料主要以錫鉛合金為主，雖然錫鉛合金具有優(yōu)異的焊接性能，但鉛是有毒的物質(zhì)，進(jìn)入人體后在骨骼中不斷積累且不易排出，造成操作人員鉛中毒。因此日本、歐盟及美國都相繼制定了自己的焊料無鉛化時(shí)間表及標(biāo)準(zhǔn)，日本企業(yè)在其電子產(chǎn)品中已開始使用無鉛焊料。在我國許多的企業(yè)已接到相應(yīng)出口國的通告，定出實(shí)現(xiàn)無鉛焊接的時(shí)間表。根據(jù)現(xiàn)有的許多技術(shù)資料，無鉛焊料的使用基于Sn-Ag-Cu系。已有許多國外及中國的專利據(jù)不同的使用特點(diǎn)作了不同的合金成分組合的焊料，以期完全取代錫鉛焊料。但現(xiàn)有的無鉛焊料，進(jìn)行焊接過程中，往往存在如：在高溫下抗氧化性能差、焊渣過多、橋接缺陷較多、合金組織不細(xì)致、焊接后焊點(diǎn)沒有光澤、焊縫不夠光滑、堆焊層易裂縫、流動(dòng)性差、焊接后容易引起拉尖和橋連、焊點(diǎn)外觀差等現(xiàn)象，成為目前亟待解決的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種無鉛高溫抗氧化焊料，在高溫(250℃～510℃)焊接時(shí)，極少氧化渣，焊料在500℃可維持50秒不被氧化，大大提升了焊接效率，抗高溫氧化性能佳，而且焊接時(shí)缺陷少，焊點(diǎn)表面特別光亮，焊點(diǎn)飽滿、無連焊。本發(fā)明的目的還在于，提供前述無鉛高溫抗氧化焊料的制備方法。本發(fā)明為達(dá)到上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種無鉛高溫抗氧化焊料，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分組成：銀0.001～5.0％、銅0.001～11％、鎳0.001～0.1％、銦0.001～0.1％、磷0.001～0.15％、鍺0.001～0.08％、余量為錫。作為對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案的改進(jìn)之一，一種無鉛高溫抗氧化焊料，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分組成：銀0.001～3.0％、銅0.001～8％、鎳0.001～0.05％、銦0.001～0.06％、磷0.001～0.1％，鍺0.001～0.07％、余量為錫。作為對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案的改進(jìn)之一，一種無鉛高溫抗氧化焊料，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分組成：銀2％、銅8％、鎳0.04％、銦0.005％、磷0.001％，鍺0.06％、余量為錫。一種前述的無鉛高溫抗氧化焊料的制備方法，其包括以下步驟：S1：按設(shè)定的重量配比稱取原料，將錫放入一鋼制的容器中，將鋼制容器置于電爐上，在260℃～360℃下加熱，使錫熔化成液態(tài)；S2：將銀、銅、鎳、銦、磷、鍺加入鋼制的容器中，攪拌使其充分熔化；S3：加入氯化銨溶液到鋼制的容器中，在高溫下除氧除雜；S4：將攪拌好的焊料倒入模具中，即得到所需的焊料。作為對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案的改進(jìn)之一，所述的步驟S2中攪拌的時(shí)間為25-30分鐘。作為對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案的改進(jìn)之一，所述的步驟S3中氯化銨溶液的質(zhì)量占焊料原料總質(zhì)量的0.3-0.5％。作為對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案的改進(jìn)之一，所述的步驟S3中氯化銨溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38-42％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明提供的無鉛高溫抗氧化焊料，對(duì)焊料的組分精心調(diào)配，并采用適當(dāng)?shù)闹苽浞椒ǎ噶显诟邷?250℃～510℃)焊接時(shí)，極少氧化渣，并能保持在此溫度下錫爐表面光亮基本無氧化，焊接后錫爐能保持更長時(shí)間的無氧化狀態(tài)，與現(xiàn)有焊料在500℃維持不到10秒就會(huì)出現(xiàn)氧化現(xiàn)象相比，本發(fā)明的高溫抗氧化焊料可以在500℃維持50秒不被氧化，大大提升了焊接效率，抗高溫氧化性能佳；焊接時(shí)比普通的Sn-Ag-Cu系更少焊接缺陷，在不大于500℃時(shí)，焊點(diǎn)表面特別光亮，焊點(diǎn)飽滿、無連焊，更容易與基材(固材)產(chǎn)生良好親和力，焊縫光滑美觀，耐用，有效的提高了焊接質(zhì)量，有利于環(huán)境保護(hù)，有效地避免操作人員鉛中毒。上述是發(fā)明技術(shù)方案的概述，以下結(jié)合具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。具體實(shí)施方式：為了使本發(fā)明的目的和技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。制備實(shí)施例1：本實(shí)施例提供的無鉛高溫抗氧化焊料及其制備方法，該無鉛高溫抗氧化焊料按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分組成：銀2％、銅8％、鎳0.04％、銦0.005％、磷0.001％，鍺0.06％、余量為錫。首先，按設(shè)定的重量配比稱取原料，將錫放入一鋼制的容器中，將鋼制容器置于電爐上，在260℃下加熱，使錫熔化成液態(tài)；之后將銀、銅、鎳、銦、磷、鍺加入鋼制的容器中，攪拌25分鐘，使其充分熔化；之后加入占焊料原料總質(zhì)量0.3％的氯化銨溶液到鋼制的容器中，在高溫下除氧除雜，其中氯化銨溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42％；將攪拌好的焊料倒入模具中，即得到所需的焊料。本實(shí)施例提供的無鉛高溫抗氧化焊料，是經(jīng)過嚴(yán)格試驗(yàn)得到的合理配比的焊料，在高溫(250℃～510℃)焊接時(shí)，極少氧化渣，焊點(diǎn)表面特別光亮，焊點(diǎn)飽滿、無連焊，適用于高溫焊接的無鉛焊錫條，可用于自動(dòng)焊錫機(jī)焊接、手工浸焊或火焰噴焊、高頻焊接等，還可以通過調(diào)整合金成份的含量以達(dá)到不同溫度的最佳使用效果，可廣泛用于電子、電器及通信設(shè)備領(lǐng)域中各電子元器件和產(chǎn)品的軟釬焊焊接，高溫焊接的最佳作業(yè)溫度為460℃-480℃。制備實(shí)施例2：本實(shí)施例提供的無鉛高溫抗氧化焊料及其制備方法，其與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：本實(shí)施例的無鉛高溫抗氧化焊料按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分組成：銀5.0％、銅5.1％、鎳0.1％、銦0.05％、磷0.15％、鍺0.04％、余量為錫。具體制備過程中：在300℃下加熱，使錫熔化成液態(tài)；加入銀、銅、鎳、銦、磷、鍺，并攪拌28分鐘；加入重量占焊料原料總質(zhì)量0.5％的氯化銨溶液除氧除雜后，出料，其中氯化銨溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38％。其他與實(shí)施例1相同，在此不再累贅。制備實(shí)施例3：本實(shí)施例提供的無鉛高溫抗氧化焊料及其制備方法，其與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：本實(shí)施例的無鉛高溫抗氧化焊料按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分組成：銀0.001％、銅11％、鎳0.05％、銦0.1％、磷0.06％、鍺0.08％、余量為錫。具體制備過程中：在360℃下加熱，使錫熔化成液態(tài)；加入銀、銅、鎳、銦、磷、鍺，并攪拌30分鐘；加入重量占焊料原料總質(zhì)量0.4％的氯化銨溶液除氧除雜后，出料，其中氯化銨溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％。其他與實(shí)施例1相同，在此不再累贅。制備實(shí)施例4：本實(shí)施例提供的無鉛高溫抗氧化焊料及其制備方法，其與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：本實(shí)施例的無鉛高溫抗氧化焊料按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分組成：銀3.2％、銅0.001％、鎳0.001％、銦0.001％、磷0.03％、鍺0.006％、余量為錫。具體制備過程中：在280℃下加熱，使錫熔化成液態(tài)；加入銀、銅、鎳、銦、磷、鍺，并攪拌27分鐘；加入重量占焊料原料總質(zhì)量0.35％的氯化銨溶液除氧除雜后，出料，其中氯化銨溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為39％。其他與實(shí)施例1相同，在此不再累贅。性能實(shí)施例1：將實(shí)施例1制得的焊料放入一個(gè)可裝3Kg合金的不銹鋼盒中，再放入馬沸爐中，升溫從250℃開始記錄。試驗(yàn)結(jié)果如表1。表1：溫度(℃)熔化的焊料表面溫度(℃)熔化的焊料表面250光亮略顯少許銀白色400光亮略顯少許銀白色270光亮略顯少許銀白色420光亮略顯少許銀白色290光亮略顯少許銀白色440光亮略顯少許銀白色320光亮略顯少許銀白色480光亮略顯少許銀白色350光亮略顯少許銀白色500光亮略顯少許銀白色380光亮略顯少許銀白色510光亮略顯金黃色實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，在250-510℃下，焊料均具有良好的抗氧化性，到510℃時(shí)，熔化的焊料表面開始氧化。性能實(shí)施例2：將制備實(shí)施例2制得的焊料放入可裝3kg合金的不銹鋼盒中，再置入溫度可達(dá)1000℃的馬沸爐中，升溫從250℃開始記錄，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。表2：溫度(℃)熔化的焊料表面溫度(℃)熔化的焊料表面250光亮如鏡面400光亮如鏡面270光亮如鏡面420光亮如鏡面290光亮如鏡面440光亮如鏡面320光亮如鏡面480表面出現(xiàn)油滴狀且略帶黃色350光亮如鏡面500表面出現(xiàn)金黃色380光亮如鏡面440光亮如鏡面試驗(yàn)結(jié)果說明，該焊料的抗氧化性能在480℃～500℃沒有試驗(yàn)例1的好，但在480℃以下抗氧化性能優(yōu)于性能實(shí)施例1。性能實(shí)施例3：將本發(fā)明組成為：銀3％，銅0.45％，鎳0.04％，銦0.05％，磷0.02％，鍺0.03％，錫余量的焊料與組成為：Ag3％，Cu0.45％，Sn余量的焊料作對(duì)比試驗(yàn)。條件：焊接線路板40塊，工作溫度270℃±5℃、噴霧方式，其他工作條件相同。試驗(yàn)結(jié)果如表3、表4所示。表3：表4：試驗(yàn)結(jié)果表明，比較例焊接缺陷比本發(fā)明高30％。性能實(shí)施例4：將制備實(shí)施例1-4的無鉛高溫抗氧化焊料用于焊接電路板，耐高溫氧化情況測(cè)試結(jié)果如表5。表5：焊料序號(hào)焊接溫度(℃)焊料表面狀態(tài)維持時(shí)間(秒)制備實(shí)施例1510光亮略顯金黃色46制備實(shí)施例2500光亮略顯少許銀白色50制備實(shí)施例3480光亮略顯少許銀白色53制備實(shí)施例4490光亮略顯少許銀白色51本發(fā)明的高溫抗氧化焊料可以在500℃維持50秒不被氧化，大大提升了焊接效率，抗高溫氧化性能佳。根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對(duì)發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3