[发明专利]一种无铅喷金焊料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及喷涂焊料，尤其涉及一种无铅喷金焊料及其制备方法和应用，特别是用于电器分立器件中金属化聚脂薄膜电容器端面喷涂的无铅锡基多元合金材料技术领域。

背景技术

传统的喷金料一般为铅基合金材料，如Sn35PbSbZn，Sn30PbSbZn，Sn28PbSbZn，Sn38PbSbZnBi等铅基四元或铅基五元喷金料，这种喷金料含有较多的铅，铅含量在57％-65％，但铅有毒，当废弃电子电器填埋处理时，焊料中的Pb遇酸雨或地下水，形成Pb²⁺，溶于地下水，进入人们的供水链从而进入人体内，导致铅中毒；而目前出现的无铅喷金料其原料组合不能克服原料性能本身固有缺陷，性能不够优越。

发明内容

本发明的所要解决的技术方案是提供一种无铅喷金焊料及其制备方法和应用，尤其提供适用于电器分立器件中金属化薄膜电容器端面喷涂的无铅锡基多元合金材料。本发明就是根据铅基五元喷金料的性能和特点开发出了一种新型无铅喷金料，在使用原喷金机设备的情况下，调整了原料和制备工艺参数，可以实现无铅化喷涂，由于多种金属元素相辅相成的协同互补效应，使本无铅喷金焊料具有现有喷金料不具有的技术效果。

该喷金焊料具有抗氧化能力强、润湿性好、机械物理性能优良，导电性、可焊性好的优点。

本发明所要解决的技术方案是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的一种无铅喷金焊料，为含以下重量份组分的合金：微量Cu，Ni，P，Er，In，Bi，Sb，40-80的Sn，20-50的Zn。

所述组分优选为以下重量份组分：Cu0.01～0.5；Ni0.001～0.5；P0.001～0.1；Er0.001～0.5；In0.001～0.5；Bi0.075～5；Sb0.01～5；Sn49-71；余量为Zn至100份。

所述组分尤其为以下重量份组分：Cu0.1；Ni0.1；P0.005；Er0.005；In0.005；Bi2；Sb2.5；Sn60；余量为Zn至100份。

本发明还提供了所述无铅喷金焊料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量比将氯化钾∶氯化锂为(1～1.6)∶(0.8～1.2)的混合盐在450℃～550℃下熔化后浇在称好的Sn(锡)上；

(2)将温度升至600℃～800℃，待锡熔化后，将称量好的Cu(铜)、Ni(镍)、In(铟)、Bi(铋)、Sb(锑)加入到熔融的锡液当中，搅拌，形成合金；

(3)待其熔化均匀后，用壁上带孔的不锈钢钟罩将市售P(磷)元素和稀土Er(铒)迅速压入上述熔融的合金中，转动钟罩；待P元素和稀土Er完全熔化后，再将Zn加入到熔融的合金当中，搅拌；待Zn完全熔化后，保温1～2小时，搅拌，使合金均匀化，静置出炉，凝固后去除表面的混合盐，即得所述焊料。

本发明还提供了所述无铅喷金焊料在电器分立器件中金属化聚脂薄膜电容器端面喷涂方面的应用。

本发明最佳无铅喷金焊料的配比协同原理：

1、本发明在喷金料中加入了0.001％-0.1％的元素P。由于喷金料中的Zn易在合金冶炼和喷涂过程中被空气中的氧气氧化，导致喷金料的润湿性变差，易形成焊渣。本发明在喷金料中添加0.001％-0.1％的元素P可以有效地阻止喷金料合金的氧化。这是因为元素P的集肤效应，在喷金料锅内熔融焊料合金的上表面形成一层连续的集化膜保护层，另一方面，喷金料中元素Cu的存在也促进了P的集肤效应，可以阻碍焊料合金继续直接与周围的空气相互接触，保护焊料合金不被继续氧化，改进其润湿性。

P在焊料表面发生的氧化反应为：4P+5O₂→ 2P₂O₅，SnO+P₂O₅→SnO·P₂O₅。

但P的含量必须适量，当微量元素P添加量过少时，其含量不足以在液面形成连续的表面保护层，故合金的抗氧化性不足，反之，当微量元素添加太多时，由于其本身溶解度较小，易于形成高熔点的第二相或夹杂物，从而影响喷金料的一些基本物理性能，如粘度、流动性等液态物理性能，以及凝固后的显微组织及力学性能等。合适的添加量应保持在这两者之间，既添加含量足以在表面形成一层连续而致密的表面保护膜，同时又不在体相内产生不希望的高熔点第二相或其他夹杂物。