[发明专利]一种制备微米锡铋合金与第一性原理计算的方法

说明书

本发明涉及一种制备微米锡铋合金与第一性原理计算的方法。通过还原亚锡离子和铋离子，用浓碱溶液维持碱性环境，使硼氢化钠发挥最大的还原性，在冰盐浴的条件下通入氮气，防止氧化，得到纳米单质锡、铋颗粒。再进行热处理，生成锡铋合金，通过沉降分级的方法得到微米锡铋合金。本发明通过第一性原理计算的方法预测锡铋合金的晶型，来确定所需材料的种类和含量。本发明是采用氯化亚锡和硝酸铋制备锡铋合金。本发明采用的还原剂为硼氢化钠，在低温无活性氢的情况下具有最佳还原性。本发明所选用提纯方法为沉降分级法，根据大小不同，在液体中的沉降速度不同，筛选微米级锡铋合金。

技术领域

本发明涉及化工计算机模拟计算与金属合金材料材料领域，具体涉及一种制备微米锡铋合金与第一性原理计算的方法。

背景技术

锡铋合金是一种广泛应用的焊料，它经常应用在汽车、航天、轨道交通、基建、芯片等各个领域，应用广泛。而传统的焊料含有苯，毒性强焊接温度高。造成了许多不便之处。现如今，随着人民生活水平的日益提高，对健康和环保的日益关注，越来越迫切发明一种低温焊料。随着科技进步，锡铋合金中各种原料的特点在不断被探知，制备锡铋合金的规律不断被摸索，不断改进，给人们生活带来极大方便。第一性原理计算的出现，减少人力物力在实验上的投入，本发明利用第一性原理计算预测出锡铋合金的晶型。本发明是制备微米锡铋合金，焊接芯片的元器件。

发明内容

本发明目的之一是采用第一性原理计算的方法预测锡铋合金的晶型，减少实验上人力物力的投入。

本发明目的之二是用亚锡离子和铋离子为原料，制备微米锡铋合金。

本发明目的之三是采用的还原剂为硼氢化钠，必须在无活泼性氢和低温的条件下使用。

本发明目的之四是制备微米级的锡铋合金，使其熔点进一步降低，应用更加广泛安全。

本发明目的之五是通过沉降分级法得到微米锡铋合金。

本发明技术方案如下：

1、基于一种制备微米锡铋合金与第一性原理计算的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）第一性原理计算计算预测

建立锡晶体的模型，将不同比例的锡原子替换成铋原子，计算锡原子部分与铋原子部分的吸附能，通过计算出吸附能较大的晶型，研究锡铋合金的相容性，预测最合适的锡铋合金晶型；

（2）浓碱溶液的制备

取40 ~ 80份氢氧化钠，70 ~ 90无水乙醇摇匀混合，在20 ~ 35 °C下静止两小时，得到浓碱溶液；

（3）盐溶液的制备

取15 ~ 25份氯化亚锡和23 ~ 30份硝酸铋在20 ~ 35 °C温度条件下混合，用磁子搅拌不小于30分钟，得到盐溶液液；

（4）母液的制备

取10 ~ 20份硼氢化钠加入到50 ~ 70份二乙二醇溶剂中，搅拌不少于3小时，得到母液；

（5）单质纳米锡、铋颗粒的制备

取60 ~ 70份浓碱溶液和40 ~ 90份盐溶液液异侧滴加到冰盐浴的母液中，搅拌不少于30分钟，并保持始终通入氮气，共还原得到单质纳米锡、铋颗粒；

（6）微米锡铋合金的制备

取单质纳米锡、铋颗粒进行超声热处理，通过沉降分级法分离副产物，得到纳米锡铋合金。

2.在本发明的一个优选实例中，所述的第一性原理计算通过计算其吸附能的大小预测锡铋合金结构。

3.在本发明的一个优选实例中，所述的微米锡铋合金为3-10微米。

4.在本发明的一个优选实例中，所述的硼氢化钠用作强还原剂，且在冰盐浴环境下应用。

5.在本发明的一个优选实例中，所述的通入氮气是为了防止氧化。