[发明专利]SnBiNi低温无铅钎料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及SnBiNi无铅钎料及其制备方法。

背景技术

SnBi共晶钎料(Sn58Bi)由于其较低的熔化温度(139℃)和较好的润湿性能被作为一种代替SnPb钎料的最佳选择之一，但是其较低的力学性能尤其是剪切性能不足限制了该系列钎料的大范围使用。

SnBi共晶钎料的力学性能差主要原因有：Bi本身是脆性相，塑性差；在SnBi共晶钎料中，Sn只能与Bi形成固溶体，无法改善Bi本身的脆性；

而且在SnBi共晶钎料中，Bi容易偏聚使材料内部的晶粒尺寸长大导致SnBi共晶钎料的力学性能不一致，该因素是SnBi共晶钎料力学性能差的主要原因。

发明内容

本发明是要解决现有SnBi共晶钎料塑性较差的问题，而提供SnBiNi低温无铅钎料及其制备方法。

SnBiNi低温无铅钎料按质量百分比由42％Bi、0.05％～0.2％Ni和余量为Sn组成。

SnBiNi低温无铅钎料的制备方法是按以下步骤完成的：

一、将Ni和Sn放在真空熔炼炉中，在真空度为0.1～1Pa和熔炼温度为850～950℃的条件下熔炼1h，随炉冷却后得到Sn-Ni中间合金，所述Ni和Sn的质量比为1:4；

二、将步骤一得到的Sn-Ni中间合金、Sn和Bi进行混合，然后放在真空熔炼炉中，在真空度为0.001～0.01Pa和熔炼温度为250～300℃的条件下熔炼15min～20min，随炉冷却后得到Sn-Bi-Ni合金；步骤二中所述的Sn-Ni中间合金与Bi的质量比为(1～4):168；步骤二中所述的Sn与Bi的质量比为(76～77):56；

三、采用砂轮对步骤二得到的Sn-Bi-Ni合金进行打磨，去掉Sn-Bi-Ni合金表面的氧化层，然后在真空度为0.1～0.5Pa、铜辊转速为4～15m/s、管子的管口距铜辊高度为6mm～11mm和高频感应加热电流为300A～350A的条件下进行甩带，得到厚度为0.2～1mm的薄带，冷却后可得到SnBiNi低温无铅钎料；经检测所述SnBiNi低温无铅钎料中Bi的百分含量为42％、Ni的百分含量为0.05％～0.2％和余量为Sn。

SnBiNi低温无铅钎料的制备方法是按以下步骤完成的：

一、将Ni和Sn放在真空熔炼炉中，在真空度为0.1～1Pa和熔炼温度为850～950℃的条件下熔炼1h，随炉冷却后得到Sn-Ni中间合金，所述Ni和Sn的质量比为1:4；

二、将步骤一得到的Sn-Ni中间合金进行真空喷雾，得到粒径为40μm～80μm的Sn-Ni合金粉末；

三、将步骤二得到的粒径为40μm～80μm的Sn-Ni合金粉末、Sn粉和Bi粉进行混合，然后在球磨机中球磨20min，得到混合物；步骤三中所述的粒径为40μm～80μm的Sn-Ni合金粉末与Bi粉的质量比为(1～4):168；步骤三中所述的Sn粉与Bi粉的质量比为(76～77):56；

四、将步骤三得到的混合物放在真空熔炼炉中，在真空度为0.001～0.01Pa和熔炼温度为250～300℃的条件下熔炼15min～20min，随炉冷却后得到Sn-Bi-Ni合金；

五、采用砂轮对步骤四得到的Sn-Bi-Ni合金进行打磨，去掉步骤四得到的Sn-Bi-Ni合金表面的杂质，然后在真空度为0.1～0.5Pa、铜辊转速为4～15m/s、管子的管口距铜辊高度为6mm～11mm和高频感应加热电流为300A～350A的条件下进行甩带，得到厚度为0.2～1mm的薄带，冷却后可得到SnBiNi低温无铅钎料；经检测所述SnBiNi低温无铅钎料中Bi的百分含量为42％、Ni的百分含量为0.05％～0.2％和余量为Sn。

本发明优点：本发明提供了SnBiNi低温无铅钎料及其制备方法，通过在Sn-Bi钎料中添加Ni元素，使之在钎料中形成细小的枝状晶，从而阻隔Bi元素的偏聚；大量细小的枝状晶会形成更多的晶界，增加滑移面，从而提高钎料的塑性。

附图说明

图1为实施例三得到的SnBiNi低温无铅钎料的微观形貌图；

图2为Sn58Bi(mas％)钎料的微观形貌图；

图3为实施例三得到的SnBiNi低温无铅钎料的纳米压痕后的形貌图；

图4为Sn58Bi(mas％)钎料的纳米压痕后的形貌图；

图5为实施例一得到的SnBiNi低温无铅钎料的纳米压痕后的形貌图；

图6为实施例四得到的SnBiNi低温无铅钎料的纳米压痕后的形貌图；