一种γ辐照诱导Sn基钎料表面纳米晶氧化层及其制备方法

本发明涉及一种辐照诱导钎料纳米晶氧化及制备方法，属于纳米材料制备。

背景技术：

1、随着电子工业和材料科学的发展，钎料在电子封装和连接技术中扮演着重要的角色。sn基钎料由于其优异的润湿性、低熔点和良好的机械性能，被广泛应用于电子器件的互连。然而，随着集成电路和电子设备的小型化和高性能化，对钎料的性能提出了更高的要求，尤其是对其抗腐蚀性能和机械稳定性的需求日益增加。

2、现有技术中，sn基钎料在使用过程中，容易在表面形成氧化物层，这一现象虽然能够在一定程度上防止进一步氧化，但传统的氧化物层生长缓慢且不均匀，影响了钎料的整体性能。为了提高钎料表面的抗腐蚀性能，研究人员尝试通过多种方法对其进行改性处理，例如电镀、化学气相沉积和物理气相沉积等方法。然而，这些方法通常需要复杂的设备和工艺，成本较高，并且处理过程中容易引入杂质，影响最终产品的纯度和性能。

3、γ辐照技术作为一种新兴的材料改性手段，具有处理均匀、渗透力强、环境友好等优点，已经在材料改性领域展现出广阔的应用前景。γ射线辐照能够在常温常压条件下有效诱导材料表面发生物理化学变化，生成均匀且致密的纳米晶氧化物层，从而提升材料的抗腐蚀性能。然而，目前针对sn基钎料的γ辐照改性研究仍处于起步阶段，缺乏系统的研究方法和工艺参数的优化。

4、因此，亟需提出一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化层及其制备方法，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，提供一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化层及其制备方法，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

2、本发明的技术方案：

3、一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化层，采用一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化制备方法制备sn基钎料表面纳米晶氧化层，sn基钎料表面纳米晶氧化层的sn基钎料表面氧化物纳米晶的平均晶粒直径为10-20nm，氧化物层厚度为50nm-1μm。

4、一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化制备方法，包括以下步骤：

5、步骤1：对钎料进行表面预处理；

6、步骤2：对钎料进行电子辐照。

7、优选的：步骤1中，对钎料表面进行砂纸打磨抛光后干燥，以去除表面杂质，所述砂纸打磨依次为80目、240目、800目、1500目、2000目和3000目，所述抛光依次采用0.5μm金刚石抛光剂和水抛。

8、优选的：步骤2包括以下步骤：

9、步骤2.1：sn基钎料样品放入γ辐照装置中，γ辐照装置内设置有重铬酸钾银剂量剂，测量辐照室内γ辐照剂量率；

10、步骤2.2：使用60co源发射的γ射线对钎料样品进行γ辐照处理；

11、步骤2.3：得到表面具有纳米晶氧化层的钎料。

12、优选的：步骤2.1中，将钎料样品固定平台表面。

13、优选的：步骤2.2中，辐照剂量率为0.05gy(si)/s～0.5gy(si)/s，辐照时间为300h～5000h，辐照总剂量为5.4×104gy～9×106gy。

14、优选的：一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化层制备方法应用于sn基钎料的氧化。

15、优选的：所述sn基钎料(钎料)包括sna1bib1和/或sna1znb1合金，其中，a1、a2分别对应各元素原子的质量百分比含量，50％≤a1≤100％，5，0％≤b1≤50％，a1+b1＝100％。

16、优选的：平台直径为10cm，步骤2.2中，温度为40℃～70℃，平台转速为10rpm～60rpm。

17、优选的：所述sn基钎料的形状为片状、丝状、球状、块状、粉末状、柱状、箔状或膏状中的一种或多种组合。

18、本发明具有以下有益效果：

19、本发明提供了一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化层的制备方法，通过采用60co源γ射线辐照sn基钎料表面，可以在钎料表面得到均匀的纳米晶氧化物晶粒，并且大幅度缩短钎料表面氧化物的生长周期，提升氧化物厚度上限，提高材料的抗腐蚀性能。

技术特征：

1.一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化层，其特征在于：sn基钎料表面氧化物纳米晶的平均晶粒直径为10-20nm，氧化层厚度为50nm-1μm。

2.一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化制备方法，其特征在于：步骤1中，对钎料表面进行砂纸打磨抛光后干燥，以去除表面杂质，所述砂纸打磨依次为80目、240目、800目、1500目、2000目和3000目，所述抛光依次采用0.5μm金刚石抛光剂和水抛。

4.根据权利要求2或3所述的一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化制备方法，其特征在于：步骤2包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化制备方法，其特征在于：步骤2.1中，将钎料样品固定平台表面。

6.根据权利要求5所述的一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化制备方法，其特征在于：步骤2.2中，辐照剂量率为0.05gy(si)/s～0.5gy(si)/s，辐照时间为300h～5000h，辐照总剂量为5.4×104gy～9×106gy。

7.根据权利要求6所述的一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化制备方法，其特征在于：一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化层制备方法应用于sn基钎料的氧化。

8.根据权利要求7所述的一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化制备方法，其特征在于：sn基钎料包括sna1bib1和/或sna1znb1合金，其中，a1、a2分别对应各元素原子的质量百分比含量，50％≤a1≤100％，0％≤b1≤50％。

9.根据权利要求6所述的一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化制备方法，其特征在于：步骤2.2中，温度为40℃～70℃，平台转速为10rpm～60rpm。

10.根据权利要求8所述的一种γ辐照诱导sn基钎料表面纳米晶氧化制备方法，其特征在于：所述sn基钎料的形状为片状、丝状、球状、块状、粉末状、柱状、箔状或膏状中的一种或多种。

技术总结
本发明涉及一种γ辐照诱导Sn基钎料表面纳米晶氧化层及其制备方法，属于纳米材料制备技术领域。采用一种γ辐照诱导Sn基钎料表面纳米晶氧化制备方法制备Sn基钎料表面纳米晶氧化层，Sn基钎料表面纳米晶氧化层的Sn基钎料表面氧化物纳米晶的平均晶粒直径为10‑20nm，氧化物层厚度为50nm‑1μm。大幅度缩短钎料表面氧化物的生长周期，提升氧化物厚度上限，提高材料的抗腐蚀性能。

技术研发人员：杭春进,关旗龙,李宣,唐晓玖,王睿琦
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/2