一种高延展性锡银铜镍焊料及其制备方法与流程

本发明涉及焊接，具体为一种高延展性锡银铜镍焊料及其制备方法。

背景技术：

1、目前的电子产品所用的焊料种类很多，但多数仍使用锡-铅高延展性锡银铜镍焊料，由于锡-铅焊料含铅对环境有污染，因此欧盟发布二个指令，从2006年7月1日起禁止在电子产品中使用含铅的锡焊料，现有的无铅焊料多数为锡-银、锡-铜、锡-银-铜、锡-锌-铟-铋、锡-锑-银-铟、锡-锌-镍等组成的，还有少数为锡-铜-镍组成优异的耐热性和循环性能，使得锂离子电池能够在新能源领域更进一步发展。

2、但现有的无铅锡焊料存在润湿性小，结晶较粗的缺陷，以及较低的延展性，都限制了锡银铜镍焊料的使用。因此本发明研究了一种润湿能力强、延展性高、晶粒更加细化的高延展性锡银铜镍焊料，来拓宽锡银铜镍焊料的发展。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高延展性锡银铜镍焊料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高延展性锡银铜镍焊料，所述高延展性锡银铜镍焊料是锡基焊料，还包括银、铜、镍、铈、石墨烯、镱和分散剂；所述分散剂分散剂为锌盐混合物。

3、优选的，所述高延展性锡银铜镍焊料由以下重量百分比的原料组成：银0.2~0.4%、铜1~3%、镍0.1~0.3%、铈0.04~0.06%、镱0.0.3~0.06%、石墨烯1~3%和分散剂0.05~0.1%、其余为锡。

4、优选的，所述锡的纯度为99.5~99.9%。

5、优选的，所述锌盐混合物包括硫酸锌和磷酸锌。

6、优选的，所述锌盐混合物中硫酸锌和磷酸锌的质量比为1:1~3

7、优选的，所述高延展性锡银铜镍焊料的制备方法，包括以下具体步骤：

8、采用sm-600无铅熔锡炉，在270~290℃下熔炼锡，熔融后加入石墨烯和分散剂，继续熔炼1~3h，然后升温至1400~1600℃，加入银、铜、镍、铈和镱，继续熔炼，完全熔融后搅拌均匀，保温20~30min，浇铸至模具中，冷却制得高延展性锡银铜镍焊料。

9、优选的，所述分散剂为锌盐混合物，是质量比为1:1~3的硫酸锌和磷酸锌混合制得。

10、优选的，所述磷酸锌的制备方法为：将氧化锌、碳酸铵和质量分数为20~40%的氨水混合，搅拌溶解后，升温至50~60℃，在300~600rpm下搅拌反应1~3h，用去离子水凝胶析出，陈化4~6h后，抽滤并用去离子水洗涤8~10次，在转移至氧化锌质量80~120倍的质量分数为30~50%的乙醇溶液中，搅拌均匀后以1~3ml/min的滴加乙醇溶液等体积的质量分数为30~50%的磷酸乙醇溶液，反应30~50min后，抽滤、洗涤并干燥，制得磷酸锌。

11、优选的，所述氧化锌、碳酸铵和质量分数为20~40%的氨水的质量比为1~3:10:100。

12、优选的，所述冷却时进行空冷。

13、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

14、本发明制备的高延展性锡银铜镍焊料，是锡基焊料，还包括银、铜、镍、铈、石墨烯、镱和分散剂；分散剂为锌盐混合物；

15、本发明在锡、银、铜和镍的基础上，加入了铈、石墨烯、镱和锌盐混合物，锌盐混合物包括硫酸锌和磷酸锌；石墨烯能够焊料的提高抗熔焊性，但石墨烯分散性较差，将纳米片状的磷酸锌和硫酸锌共混作为分散剂，不仅能够使石墨烯均匀的分散在锡中，熔炼后还在焊料中引入磷、硫和锌，磷作为微合金化元素添加到焊料中，可以有效改善其润湿性不足的缺点，硫能够改善合金的抗氧化性，减少氧化锌的生成，从而进一步改善润湿性，硫的加入细化了层片状的共晶组织，还能够抑制锌的氧化，从而提高焊料的延展性，而铈的电负性与锡相差较大，具有较强的亲锡能力，镱的晶粒细小、均匀致密，与石墨烯共同在锡中能够形成的金属化合物称为结晶的非均质形核中心，进一步将焊料进行细化，提高焊料的延展性。

技术特征：

1.一种高延展性锡银铜镍焊料，其特征在于，所述高延展性锡银铜镍焊料是锡基焊料，还包括银、铜、镍、铈、石墨烯、镱和分散剂；所述分散剂为锌盐混合物；所述高延展性锡银铜镍焊料的制备方法，包括以下具体步骤：采用sm-600无铅熔锡炉，在270~290℃下熔炼锡，熔融后加入石墨烯和分散剂，继续熔炼1~3h，然后升温至1400~1600℃，加入银、铜、镍、铈和镱，继续熔炼，完全熔融后搅拌均匀，保温20~30min，浇铸至模具中，冷却制得高延展性锡银铜镍焊料。

2.根据权利要求1所述的一种高延展性锡银铜镍焊料，其特征在于，所述高延展性锡银铜镍焊料由以下重量百分比的原料组成：银0.2~0.4%、铜1~3%、镍0.1~0.3%、铈0.04~0.06%、镱0.0.3~0.06%、石墨烯1~3%和分散剂0.05~0.1%、其余为锡。

3.根据权利要求2所述的一种高延展性锡银铜镍焊料，其特征在于，所述锡的纯度为99.5~99.9%。

4.根据权利要求3所述的一种高延展性锡银铜镍焊料，其特征在于，所述锌盐混合物包括硫酸锌和磷酸锌。

5.根据权利要求4所述的一种高延展性锡银铜镍焊料，其特征在于，所述锌盐混合物中硫酸锌和磷酸锌的质量比为1:1~3。

6.根据权利要求5所述的一种高延展性锡银铜镍焊料，其特征在于，所述分散剂为锌盐混合物，是质量比为1:1~3的硫酸锌和磷酸锌混合制得。

7.根据权利要求6所述的一种高延展性锡银铜镍焊料，其特征在于，所述磷酸锌的制备方法为：将氧化锌、碳酸铵和质量分数为20~40%的氨水混合，搅拌溶解后，升温至50~60℃，在300~600rpm下搅拌反应1~3h，用去离子水凝胶析出，陈化4~6h后，抽滤并用去离子水洗涤8~10次，在转移至氧化锌质量80~120倍的质量分数为30~50%的乙醇溶液中，搅拌均匀后以1~3ml/min的滴加乙醇溶液等体积的质量分数为30~50%的磷酸乙醇溶液，反应30~50min后，抽滤、洗涤并干燥，制得磷酸锌。

8.根据权利要求7所述的一种高延展性锡银铜镍焊料，其特征在于，所述氧化锌、碳酸铵和质量分数为20~40%的氨水的质量比为1~3:10:100。

技术总结
本发明公开了一种高延展性锡银铜镍焊料及其制备方法，涉及焊接技术领域。本发明制得的高延展性锡银铜镍焊料，是锡基焊料，还包括银、铜、镍、铈、石墨烯、镱和分散剂；分散剂为锌盐混合物；锌盐混合物包括硫酸锌和磷酸锌；石墨烯能够焊料的提高抗熔焊性，将纳米片状的磷酸锌和硫酸锌共混作为分散剂，不仅能够使石墨烯均匀的分散在锡中，熔炼后还在焊料中引入磷、硫和锌，从而进一步改善润湿性，硫的加入细化了层片状的共晶组织，还能够抑制锌的氧化，从而提高焊料的延展性，而铈、镱与石墨烯共同在锡中能够形成的金属化合物称为结晶的非均质形核中心，进一步将焊料进行细化，提高焊料的延展性。

技术研发人员：胡哲杰,胡洪明
受保护的技术使用者：江苏银和金属材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31