一种镧硒铯锌锡合金焊料及其制备方法.pdf

本发明公开了一种镧硒铯锌锡合金焊料及其制备方法，以该合金焊料的质量为基准，所述的合金焊料含有镧0.2～0.5%、硒0.1～0.5%、铯0.05～0.1%、锌5～10%，余量为锡以及不超过0.1%的杂质。本发明的合金焊料不含铅元素，既能避免铅的危害，又具有良好焊接性能和电气机械性能；而且其工艺简单、安全可靠。

权利要求书
1.   一种镧硒铯锌锡合金焊料，其特征在于：以该合金焊料的质量为基准，所述的合金焊料含有镧0.2～0.5%、硒0.1～0.5%、铯0.05～0.1%、锌5～10%，余量为锡以及不超过0.1%的杂质。

2.   根据权利要求1所述的镧硒铯锌锡合金焊料，其特征在于：所述的合金焊料含有镧0.3～0.4%、硒0.2～0.4%、铯0.05～0.08%、锌5～8%，余量为锡以及不超过0.1%的杂质。

3.   根据权利要求1所述的镧硒铯锌锡合金焊料，其特征在于：所述的无铅焊料含有镧0.35%、硒0.3%、铯0.07%、锌7%，余量为锡以及不超过0.1%的杂质。

4.   一种制备如权利要求1-3任一所述的镧硒铯锌锡合金焊料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）首先将锡块熔化成锡液，然后向锡液中加入锌块，待锌块熔化后，得到锡锌混合液，并在450℃温度下搅拌60～90分钟；
（2）将含有镧、铯元素的锌基中间合金投入锡锌混合液中，升温，待含有镧、铯元素的锌基中间合金熔化后，再加入硒酸钠，继续搅拌30～60分钟；然后边搅拌边将含镧铯锌的焊料浇铸成圆截面挤压坯；
（3）将步骤（2）制得的圆截面挤压坯挤压成粗线坯，再经多次拉拔成镧硒铯锌锡合金焊料成品。

说明书一种镧硒铯锌锡合金焊料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电路损耗材料，具体涉及了一种镧硒铯锌锡合金焊料及其制备方法。
背景技术
铅锡合金是一种曾被普遍使用的焊接材料，但是由于铅对人的巨大毒性，引起世界极大关注，并兴起了无铅化的趋势。现有对无铅焊料的要求主要有：1、铅含量低于0.1%；2、熔点越接近铅锡共晶金越好；3、导电导热性良好；4、有一定的强度和延展性，可加工性好；5、原料供应充足，价格低廉；6、成分不能太复杂，便于回收利用。
现有的无铅焊料，有代表性的，如锡银系列合金中Sn35Ag是锡银共晶合金，具有较低的熔化温度，但银价昂贵，而且熔点略高，为了降低其熔化温度，通常的办法是加入大量的铋和/或铟，但铋的加入使合金变得硬而脆，不仅使加工困难，而且使焊接头不能耐受冲击，易于开焊；而铟的加入因铟的储量有限，价格高昂，而使成本高难以接受。另一种有代表性的无铅焊料，如锡锑系列合金中的Sn5Sb，其固相线温度为235℃，液相线温度为240℃，降低熔点的办法和弊端与锡银合金系列一样。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种既能避免铅的危害，又具有良好焊接性能和电气机械性能的镧硒铯锌锡合金焊料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种镧硒铯锌锡合金焊料，以该合金焊料的质量为基准，所述的合金焊料含有镧（La）0.2～0.5%、硒（Se）0.1～0.5%、铯（Cs）0.05～0.1%、锌（Zn）5～10%，余量为锡（Sn）以及不超过0.1%的杂质。
作为本发明的进一步优选，以上所述的合金焊料含有镧0.3～0.4%、硒0.2～0.4%、铯0.05～0.08%、锌5～8%，余量为锡以及不超过0.1%的杂质。
作为本发明的进一步优选，以上所述的无铅焊料含有镧0.35%、硒0.3%、铯0.07%、锌7%，余量为锡以及不超过0.1%的杂质。杂质主要成分有硫、碳、铁、钠等元素。
在本发明中，作为辅助组分，不仅增加了镧（稀土元素）和锌，还增加了铯元素，可以有效的清除非真空式搅拌过程中侵入锡液的空气，进一步提高了无铅焊料的焊接性能和电气机械性能。再加入硒元素，使焊料的熔点降低，熔程增大，有效地抑制了熔化时焊料表面氧化层的形成，气液表面张力减小且降低焊料的硬度和剪切强度，又使焊料的铺展率增大，浸润角减小，提高了焊料的可焊性；加入硒元素后，抑制了粗大的β－Sn晶料生成，即通过对焊料凝固结晶过程的变质作用，实现凝固组织的均匀化，从而提高焊料的力学性能及抗蠕变疲劳特性；同时硒元素的加入显著改善焊料的抗氧化、耐腐蚀，提高了焊接的性能。
一种制备上述的镧硒铯锌锡合金焊料的方法，包括以下步骤：
（1）首先将锡块熔化成锡液，然后向锡液中加入锌块，待锌块熔化后，得到锡锌混合液，并在450℃温度下搅拌60～90分钟；
（2）将含有镧、铯元素的锌基中间合金投入锡锌混合液中，升温，待含有镧、铯元素的锌基中间合金熔化后，再加入硒酸钠，继续搅拌30～60分钟；然后边搅拌边将含镧铯锌的焊料浇铸成圆截面挤压坯；
（3）将步骤（2）制得的圆截面挤压坯挤压成粗线坯，再经多次拉拔成镧硒铯锌锡合金焊料成品。
本发明的优点：
1、本发明的焊料中不用添加铅元素，所得的焊料成品同样具备良好的焊接性能和电气机械性能，环保，不危害焊接工作人员的健康。
2、在锡中添加少量的镧、硒、锌、铯等元素，可以极大的增加了成品焊料的延展性，降低其熔化点，提高成品焊料抗氧化性等等；另外，镧、铯、硒只是加入少量，因此，本发明的焊料制备成本较低，也是比较推广使用。
3、工艺简单、安全可靠。镧、铯元素主要以锌基中间合金觉得形式加入，这比加入单纯的镧、铯元素要好很多，避免由于其的活泼属性，在进行搅拌前，就已经发生反应，从而影响焊料成品的性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
一种镧硒铯锌锡合金焊料，以该合金焊料的质量为基准，所述的合金焊料含有镧0.2%、硒0.1%、铯0.05%、锌5%，余量为锡以及不超过0.1%的杂质。
实施例2：
一种镧硒铯锌锡合金焊料，以该合金焊料的质量为基准，所述的合金焊料含有镧0.5%、硒0.5%、铯0.1%、锌10%，余量为锡以及不超过0.1%的杂质。
实施例3：
一种镧硒铯锌锡合金焊料，以该合金焊料的质量为基准，所述的合金焊料含有镧0.35%、硒0.3%、铯0.07%、锌7%，余量为锡以及不超过0.1%的杂质。
制备上述实施例1-3的镧硒铯锌锡合金焊料的方法，包括以下步骤：
（1）首先将锡块熔化成锡液，然后向锡液中加入锌块，待锌块熔化后，得到锡锌混合液，并在450℃温度下搅拌60分钟；
（2）将含有镧、铯元素的锌基中间合金投入锡锌混合液中，升温，待含有镧、铯元素的锌基中间合金熔化后，再加入硒酸钠，继续搅拌30分钟；然后边搅拌边将含镧铯锌的焊料浇铸成圆截面挤压坯；
（3）将步骤（2）制得的圆截面挤压坯挤压成粗线坯，再经多次拉拔成镧硒铯锌锡合金焊料成品。
实施例4：
一种镧硒铯锌锡合金焊料，以该合金焊料的质量为基准，所述的合金焊料含有镧0.3%、硒0.2%、铯0.05%、锌5%，余量为锡以及不超过0.1%的杂质。
实施例5：
一种镧硒铯锌锡合金焊料，以该合金焊料的质量为基准，所述的合金焊料含有镧0.4%、硒0.4%、铯0.08%、锌8%，余量为锡以及不超过0.1%的杂质。
实施例6：
一种镧硒铯锌锡合金焊料，以该合金焊料的质量为基准，所述的合金焊料含有镧0.35%、硒0.2%、铯0.07%、锌8%，余量为锡以及不超过0.1%的杂质。
制备上述实施例4-6的镧硒铯锌锡合金焊料的方法，包括以下步骤：
（1）首先将锡块熔化成锡液，然后向锡液中加入锌块，待锌块熔化后，得到锡锌混合液，并在450℃温度下搅拌90分钟；
（2）将含有镧、铯元素的锌基中间合金投入锡锌混合液中，升温，待含有镧、铯元素的锌基中间合金熔化后，再加入硒酸钠，继续搅拌60分钟；然后边搅拌边将含镧铯锌的焊料浇铸成圆截面挤压坯；
（3）将步骤（2）制得的圆截面挤压坯挤压成粗线坯，再经多次拉拔成镧硒铯锌锡合金焊料成品。