[发明专利]一种锡锌铜铬无铅喷金料

说明书

技术领域

本发明涉及一种锡锌铜铬无铅喷金料，属金属化薄膜电容器端面喷金材料的制备技术领域。

背景技术

现有金属化薄膜电容器端面喷金材料，典型的如铅基五元喷金材料和锡锌基喷金材料，但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。已有许多替代的无铅喷金料产品问世，并且寻求替代含铅喷金料且性能更优越的无铅材料仍在不断研发中，目前对无铅喷金料的普遍要求有：1、铅含量低于0.1％；2、喷金层与引线可焊接性好；3、喷金层与金属膜基层附着性良好，即电接触性能良好，有利于降低电容器损耗角，提高100kHz高频测试合格率；4、有一定的强度，可加工性好；5、原料供应充足，价格低廉。现有的无铅喷金料典型的是锡锌系列合金，具有最低的熔化温度198℃，但锡价昂贵，而为了降低其成本，通过提高加入锌含量，但其性能受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效提高焊接性能和金属化薄膜电容器电气机械性能的锡锌铜铬无铅喷金料。

本发明为一种锡锌铜铬无铅喷金料，包括锡，锌，铜等，其特征在于还同时包括铬，各组份的组成按重量百分比计分别为：锌(Zn)2～50％，铜(Cu)0.55～3.5％，铬(Cr)0.01～0.5％，总量不大于0.1％的杂质，其余为锡(Sn)，各组份的重量百分比总和为100％。

所述铜(Cu)的含量优选可为0.6～2.5％。所述铬(Cr)的含量优选可为0.05～0.3％。

所述杂质中各组份的组成按重量百分比计分别为：铁(Fe)≤0.05％，铋(Bi)≤0.02％，硅(Si)≤0.02％，铅(Pb)≤0.04％，镉(Cd)≤0.002％，砷(Cs)≤0.02％。

锡锌合金作为一种无铅喷料，其强度随着锌含量的增加而提高，并且成本会随之大大降低。但是过多的锌会使喷金层表面氧化变色，可焊性能下降。据研究，在锌含量为2～50％时，其合金具有较好的焊接性能，以便电容器引线焊接。

在锡锌合金中加入铜，可以改善其机械强度和延伸性。同时，铜的加入可以抑制铜箔或铜导线中铜向钎焊合金的熔出，从而使钎焊合金在采用浸焊工艺时，保持其成份的稳定，并且使焊接接头产生一个合理的铜的浓度梯度，改善其导电性能，铜的加入还改善了整个无铅焊料的导电、导热性能，当铜的加入量少于0.55％时，效果不够显著，而Cu含量过大时，由于脆性锡铜化合物的产生，反而导致合金强度降低，当Cu含量大于3.5％时，又使合金的熔点急剧升高，所以，本发明确定铜的含量为0.55～3.5％，优选含量为0.6～2.5％。

铬的加入是本发明所以能够成立的关键元素，研究表明与现有技术相比，铬的加入具有以下突出优点和积极效果：

1、同样能够得到细化合金凝固组织中的晶粒，有效提高Sn—Zn合金中的力学性能指标，提高抗蠕变性能。

2、铬还与其它元素均属难混溶体系，在合金中呈弥散相高熔点微小硬质点，在喷金过程中，喷出的微粒在到达电容器端面之前，这些硬质点先凝固成微小的硬质固体，到达电容器端面时，击破电容器端面金属膜表面的氧化层，然后其它低熔点部分再凝固，并在界面上形成多种金属间化合物，提高了喷金层与基层金属的附着能力，改善了电接触性能。

3、铬具有实现强韧化与电、热性能的双重作用，还具有明显的高温抗氧化和抗腐蚀的特性。在液态条件下，铬与界面氧结合，在结合表面形成致密的Cr₂O₃氧化膜保护层。

4、铬的资源较锑、镍、镓和稀土元素要丰富，价格相对低廉。

在锡锌合金中加入铬，如果含量小于0.01％，其效果不明显并不能形成完整的保护膜，如果铬含量大于0.5％，合金的液相线急剧升高，使合金温度升高，从而使电容器件遭受热损伤，同时又降低合金的强度，脆性增加。铬的优选含量可为0.05～0.3％。

杂质含量的控制：铁的存在，将产生硬脆相的金属间化合物，同样严重影响合金的机械性能和可加工性能，应限制在0.05％以下；铋的存在虽然可降低合金熔点，但对合金的可加工性产生不良影响，应限制在0.02％以下；硅的存在使合金可焊性下降，应限制在0.02％以下；铅、镉和砷都是剧毒物质，本发明作为无铅焊料，本身就是为了避免铅对人体的毒害，同样不能允许镉和砷的大量存在，对这三种成份的限制为铅(Pb)≤0.04％；镉(Cd)≤0.002％；砷(Cs)≤0.02％，而上述杂质的总和应≤0.1％。