專利名稱：一種無(wú)鉛焊錫的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)鉛焊錫。
背景技術(shù)：
用Sn63Pb37焊錫制造的電子產(chǎn)品中不可避免地含有鉛，這樣的電子產(chǎn)品被廢棄或回收過(guò)程中，對(duì)環(huán)境造成污染、對(duì)人的健康帶來(lái)危害。為了消除廢棄電子產(chǎn)品中鉛對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人健康的危害，必須用無(wú)鉛焊錫代替有鉛焊錫。Sn63Pb37焊錫接近于共晶成分，它的熔點(diǎn)為183℃。目前應(yīng)用較多的Sn96.5Ag3.5無(wú)鉛焊錫的熔點(diǎn)為221℃，顯著高于Sn63Pb37。另外，含In焊錫Sn77.2In20Ag2.8的熔點(diǎn)為178～189℃，接近于Sn63Pb37焊錫的熔點(diǎn)。由于In的價(jià)格高，限制了含In焊錫的應(yīng)用。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種熔點(diǎn)低于Sn96.5Ag3.5、接近于Sn63Pb37熔點(diǎn)的無(wú)鉛焊錫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熔點(diǎn)接近Sn63Pb37焊錫，成本較低的無(wú)鉛焊錫。
本發(fā)明的無(wú)鉛焊錫，它的組分及其重量百分比含量為Bi 1.5～6.0％、Zn 1.0～7.0％、Cu 0.0～3.0％、Ag 0.0～2％Ni 0.0～2.0％混合稀土0.0～2.0％，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)，混合稀土中含有La、Ce和Nd元素。
上述的混合稀土可以是市售商品。
本發(fā)明的無(wú)鉛焊錫的制備方法，其步驟如下1)以純Bi、純Zn、純Cu、純Ag、純Ni、混合稀土、純Sn為原料，按重量百分含量1.5～6.0％Bi、1.0～7.0％Zn、0.0～3.0％Cu、0.0～2％Ag、0.0～2.0％Ni、0.0～2.0％混合稀土、余Sn，配制合金料；2)將合金料裝入直徑為12～20mm的石英玻璃管中，或當(dāng)含有混合稀土?xí)r，先用真空非自耗電弧爐制備錫-混合稀土合金，然后將錫-混合稀土合金和其它成分一起裝入直徑為12～20mm的石英玻璃管中，抽真空，在保持合金料溫度不升高的條件下，在高溫火焰下密封石英玻璃管口；3)將密封的石英玻璃管放入立式電爐中，以1～3℃/分鐘的速率升溫至800～900℃，保溫1～4小時(shí)后斷電，隨爐冷卻至200～300℃，取出石英玻璃管并立即放入冷水中，得到無(wú)鉛焊錫樣品。
除上述方法外，或者也可采用真空感應(yīng)熔煉爐熔煉大體積的無(wú)鉛焊錫。
本發(fā)明的無(wú)鉛焊錫合金的熔點(diǎn)接近Sn63Pb37焊錫，成本顯著低于含銦的無(wú)鉛焊錫，可以作為替代Sn63Pb37焊錫的無(wú)鉛焊錫合金。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中無(wú)鉛焊錫在升溫和降溫過(guò)程的差示掃描量熱(DSC)曲線；圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中無(wú)鉛焊錫在升溫和降溫過(guò)程的DSC曲線。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例11)以純Bi、純Zn、純Ni、純Sn為原料，按重量百分比配制100克合金料，其中5.0gBi、6.0gZn、1.0gNi，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；2)將合金料裝入直徑為15mm的石英玻璃管中，抽真空，在保持合金料溫度不升高的條件下，在高溫火焰下密封石英玻璃管口；3)將密封的石英玻璃管放入立式電爐中，以2℃/分鐘的速率升溫至900℃，保溫2小時(shí)后斷電，隨爐冷卻至300℃，取出石英玻璃管并立即放入冷水中，得到無(wú)鉛焊錫樣品，成分為5.0％Bi、6.0％Zn、1.0％Ni，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)，固相點(diǎn)溫度為186.0℃和液相點(diǎn)溫度為204.5℃，圖1是該樣品的DSC曲線。
實(shí)施例21)以純Bi、純Zn、純Cu、混合稀土、純Sn為原料，按重量百分比配制1kg合金料，其中50.0gBi、60.0gZn、10.0gCu、10.0g混合稀土，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；2)為了便于制備含稀土的焊錫，先用真空非自耗電弧爐制備錫-混合稀土合金；將錫-混合稀土合金用Cu片包裹，放入加料斗內(nèi)，將其他合金料裝入真空感應(yīng)熔煉爐中，抽真空，然后充入氬氣；3)調(diào)節(jié)感應(yīng)熔煉爐功率，使?fàn)t溫達(dá)到1000℃進(jìn)行熔煉后，加入用Cu片包裹的錫-混合稀土合金，熔煉后澆鑄成直徑為28mm的棒材，取樣進(jìn)行示差掃描量熱(DSC)曲線的測(cè)量，無(wú)鉛焊錫樣品的成分為5.0％Bi、6.0％Zn、1.0％Cu、1.0％混合稀土，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；4)DSC測(cè)樣品的固相點(diǎn)為181.1℃、液相點(diǎn)為207.4℃，圖2是該樣品升溫、降溫過(guò)程的DSC曲線。
實(shí)施例31)以純Bi、純Zn、純Ni、混合稀土、純Sn為原料，按重量百分比配制1kg合金料，其中50.0gBi、60.0gZn、5.0gNi、10.0g混合稀土，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；2)為了便于制備含稀土的焊錫，先用真空非自耗電弧爐制備錫-混合稀土合金；將錫-混合稀土合金用Ni片包裹，放入加料斗內(nèi)，將其他合金料裝入真空感應(yīng)熔煉爐中，抽真空，然后充入氬氣；3)調(diào)節(jié)感應(yīng)熔煉爐功率，使?fàn)t溫達(dá)到950℃進(jìn)行熔煉后，加入用Ni片包裹的錫-混合稀土合金，熔煉后澆鑄成直徑為28mm的棒材，取樣進(jìn)行示差掃描量熱(DSC)曲線的測(cè)量，無(wú)鉛焊錫樣品的成分為5.0％Bi、6.0％Zn、0.5％Ni、1.0％混合稀土，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；4)DSC測(cè)樣品的固相點(diǎn)為187.5℃、液相點(diǎn)為211.2℃。
實(shí)施例41)以純Bi、純Zn、純Cu、純Sn為原料，按重量百分比配制50克合金料，其中2.5gBi、3.0gZn、0.5gCu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；2)將合金料裝入直徑為12mm的石英玻璃管中，抽真空，在保持合金料溫度不升高的條件下，在高溫火焰下密封石英玻璃管口；3)將密封的石英玻璃管放入立式電爐中，以2℃/分鐘的速率升溫至900℃，保溫2小時(shí)后斷電，隨爐冷卻至300℃，取出石英玻璃管并立即放入冷水中，得到無(wú)鉛焊錫樣品，成分為5.0％Bi、6.0％Zn、1.0％Cu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)，固相點(diǎn)溫度為187.7℃和液相點(diǎn)溫度為195.8℃。
實(shí)施例51)以純Bi、純Zn、純Cu、純Sn為原料，按重量百分比配制1kg合金料，其中50.0gBi、60.0gZn、5.0gCu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；2)將合金料裝入真空感應(yīng)熔煉爐中，抽真空，然后充入氬氣；3)調(diào)節(jié)感應(yīng)熔煉爐功率，使?fàn)t溫達(dá)到～1000℃進(jìn)行熔煉后，澆鑄成直徑為28mm的棒材，取樣進(jìn)行示差掃描量熱(DSC)曲線的測(cè)量，無(wú)鉛焊錫樣品的成分為5.0％Bi、6.0％Zn、0.5％Cu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；
4)DSC測(cè)樣品的固相點(diǎn)為185.5℃、液相點(diǎn)為213.0℃。
實(shí)施例61)以純Bi、純Zn、純Cu、純Sn為原料，按重量百分比配制50克合金料，其中1.25gBi、1.5gZn、0.5gCu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；2)將合金料裝入直徑為12mm的石英玻璃管中，抽真空，在保持合金料溫度不升高的條件下，在高溫火焰下密封石英玻璃管口；3)將密封的石英玻璃管放入立式電爐中，以2℃/分鐘的速率升溫至900℃，保溫2小時(shí)后斷電，隨爐冷卻至300℃，取出石英玻璃管并立即放入冷水中，得到無(wú)鉛焊錫樣品，成分為2.5％Bi、3.0％Zn、1.0％Cu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)，固相點(diǎn)溫度為190.8℃和液相點(diǎn)溫度為216.9℃。
表1列出了本發(fā)明的無(wú)鉛焊錫的典型成分、固相點(diǎn)和液相點(diǎn)的溫度。
表1

權(quán)利要求
1.一種無(wú)鉛焊錫，其特征在于它的組分及其重量百分比含量為Bi 1.5～6.0％、Zn 1.0～7.0％、Cu 0.0～3.0％、Ag 0.0～2％Ni 0.0～2.0％混合稀土0.0～2.0％，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)，混合稀土中含有La、Ce和Nd元素。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的無(wú)鉛焊錫，其組分及其重量百分比含量為Bi 1.5～6.0％、Zn1.0～7.0％、Cu 0.0～3.0％、Ag 0.0～2％、Ni 0.0～2.0％、混合稀土0.0～2.0％，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)，混合稀土中含有La、Ce和Nd元素。本發(fā)明的無(wú)鉛焊錫合金的熔點(diǎn)接近Sn
文檔編號(hào)B23K35/26GK1775457SQ20051006194
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者黃德歡, 李宗全, 夏志平, 周穎 申請(qǐng)人:黃德歡