[发明专利]纳米增强无铅复合钎料

说明书

技术领域

本发明涉及一种无铅复合钎料。

背景技术

随着时代的发展，人们的环境保护意识逐渐加重。重视环保，提倡绿色产品是今后世界经济发展的大趋势。锡铅钎料的使用虽然已有3000多年的历史，但铅的毒性很大，随着废弃电子产品溶入地下水后，会对人类和环境有极大的毒害，长期与之接触会导致神经系统紊乱等诸多疾病。Sn-Bi合金的共晶成分是Sn-58Bi，是低温无铅钎料的理想材料，属于环保型钎料。它具有较好的润湿性能和较高的抗拉强度，但由于Bi在Sn中固溶或析出会使合金的强度提高，塑韧性下降，延伸率显著降低，使得现有的Sn-58Bi无铅钎料普遍存在着力学强度低、脆性大的问题。Sn-Bi系钎料正常冷却时特别容易形成Bi的偏析，而偏析出来的Bi脆性非常大，往往会劣化钎料的机械及焊接性能，特别是在波峰焊时，容易产生通孔焊点剥离。因此，虽然Sn-Bi共晶合金作为锡膏、锡条产品应用于电子封装已多年。

到目前为止，Sn-Bi锡线仍然难于见到，这极大的限制了其在手工和机器人钎焊等领域的应用。当前国内外所研究的Sn-Bi钎料，大多集中在Bi含量较少的亚共晶部分，更多的情况，是在Sn-Ag/Zn等无铅合金的基础上，加入少量的Bi(3％～8％)元素，用以降低熔点、改善润湿性。而对于Bi含量较高的Sn-Bi共晶(此时Bi的质量分数达到58％)钎料则研究较少。

发明内容

本发明为了解决现有的Sn-58Bi无铅钎料存在的力学强度低、脆性大的问题，而提供了纳米增强无铅复合钎料。

本发明纳米增强无铅复合钎料按照重量份数比由0.01～0.1份的金属化修饰后的碳纳米管和0.9～0.99份的Sn-58Bi无铅钎料制成。其中，纳米增强无铅复合钎料的制备方法如下：按照重量份数比称取0.01～0.1份的金属化修饰后的碳纳米管和0.9～0.99份的Sn-58Bi无铅钎料制成，然后向球磨罐中充入保护气体，在球磨转速为330～370r/min、球料质量比为8～12∶1的条件下球磨1～5h，即得到纳米增强无铅复合钎料。

本发明的纳米增强无铅复合钎料按照重量份数比还可以由0.05份的修饰后的碳纳米管和0.95份的Sn-58Bi无铅钎料制成。其中，纳米增强无铅复合钎料的制备方法如下：按照重量份数比称取0.05～0.3份的纳米Ag和0.7～0.95份的Sn-58Bi无铅钎料制成，然后向球磨罐中充入保护气体，在球磨转速为330～370r/min、球料质量比为8～12∶1的条件下球磨1～5h，即得到纳米增强无铅复合钎料。

本发明的纳米增强无铅复合钎料中含有微量元素修饰后的碳纳米管或纳米Ag，金属化修饰后的碳纳米管或纳米Ag均能在一定程度上改善了Sn-Bi系钎料的力学性能，本发明的纳米增强无铅复合钎料进行钎料的力学性能测试，检测结果显示无铅复合钎料的平均冲击韧性1.2～3.1J/cm²，屈服应力60～73MPa，本发明方法制作得到纳米增强无铅复合钎料力学强度高、脆性小。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式纳米增强无铅复合钎料按照重量份数比由0.01～0.1份的金属化修饰后的碳纳米管和0.9～0.99份的Sn-58Bi无铅钎料制成。

本实施方式纳米增强无铅复合钎料的制备方法如下：按照重量份数比称取0.01～0.1份的金属化修饰后的碳纳米管和0.9～0.99份的Sn-58Bi无铅钎料，然后向球磨罐中充入保护气体，在球磨转速为330～370r/min、球料质量比为8～12∶1的条件下球磨1～5h，即得到纳米增强无铅复合钎料，其中保护气体为氩气，在进行球磨时，将金属化修饰后的碳纳米管平均分成5～10份，然后分成5～10次加入到球磨罐中进行球磨，使修饰后的碳纳米管分散均匀，球磨过程中所使用的球磨机是由南京大学仪器厂生产的QM-1SP(2L)球磨机。

本实施方式中的Sn-58Bi无铅钎料为深圳市亿铖达工业有限公司生产的钎料合金粉。

本实施方式的纳米增强无铅复合钎料进行钎料的力学性能测试，检测结果显示无铅复合钎料的平均冲击韧性1.2～3.1J/cm²，屈服应力60～73MPa。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是纳米增强无铅复合钎料按照重量份数比由0.02～0.08份的金属化修饰后的碳纳米管和0.92～0.98份的Sn-58Bi无铅钎料制成。其它与具体实施方式一相同。