[发明专利]超薄锡铋系预成型焊环及其制备工艺

说明书

本申请涉及电子焊接领域，具体公开了超薄锡铋系预成型焊环及其制备工艺，超薄锡铋系预成型焊环，按重量百分比，包括有以下组分：锡40～80%，银0.05～3%，微量元素0.01～0.5%，余量为铋；所述微量元素采用镍、铜、锑、镧、铈中的一种或多种；超薄锡铋系预成型焊环的制备工艺，包括融化：步骤a、将银、微量元素与部分的锡融化并搅拌均匀，再倒出、冷却获得母合金；步骤b、将剩余的锡进行融化，边搅拌边加入铋，再加入母合金，继续搅拌得合金溶液；步骤c、将合金溶液倒入模具中，冷却后获得锡铋系合金柱；挤压；压延为0.04～1.0mm的金属带。本申请具有细化晶粒、改善锡铋系合金脆性的效果。

技术领域

本申请涉及电子焊接领域，更具体地说，它涉及超薄锡铋系预成型焊环及其制备工艺。

背景技术

由于重金属铅在人体内易于积累，抑制蛋白质的正常化合，易侵害神经系统，造成精神错乱，特别是对婴幼儿的危害更大，会影响智商和正常发育。因此世界范围内越来越多的国家立法禁止铅的使用，随着环境保护法规、要求的更新。电子软钎焊焊料逐步向全面淘汰铅元素，常用无铅焊料包括純锡、锡银系、锡银铜系、锡铜系、锡锑系、锡铟系、锡铋系。其中，锡铋系因熔点温度低，价格便宜，具有良好的物理性能，在汽车工业、航空航天、现代兵器、核工业等领域均有使用，特别适合保险丝、熔断器等热敏组件中。

在现有的使用工艺中，锡铋系更多以锡条、锡线、锡膏等焊料形式。但军工行业中的一些特殊焊接工艺需要厚度仅0.04-0.10mm的超薄的环状焊料，而由于铋金属Bi在元素周期表中排在第Ⅴ主族的末位，具有脆性，普通的生产工艺无法将锡铋系合金压延到上述军工行业需要的厚度。

发明内容

为了能够将锡铋系合金压延到0.04-0.10mm并绕成环状，本申请提供超薄锡铋系预成型焊环及其制备工艺。

本申请提供的超薄锡铋系预成型焊环及其制备工艺采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供超薄锡铋系预成型焊环，采用如下的技术方案：

超薄锡铋系预成型焊环，按重量百分比，包括有以下组分：锡40～80％，银0.05～3％，微量元素0.01～0.5％，余量为铋；所述微量元素采用镍、铜、锑、镧、铈中的一种或多种。

实验结果证明，通过采用上述技术方案，所制得的锡铋系合金的晶粒细小、分子结构得到改善，且锡铋系合金的脆化性能得到优化，因此，极大改善了锡铋系合金在加工为预成型焊料的过程中容易断裂、脆裂的现象，更容易制备出超薄(0.04～0.10mm)厚度的锡铋系合金，能够满足军工行业所需厚度的焊环。分析其原因在于，在锡铋系合金中添加银后，可以提高锡铋系合金的机械强度和疲劳寿命；而添加微量元素能够获得改善锡铋系合金的脆性的效果，其中，镍、镧、铈能够改变了锡铋银合金的分子结构，改善了锡铋银合金的晶体结构粗大的问题；而锑、铜主要通过增强合金的韧性，从而改善锡铋系合金在加工成超薄的锡环的过程中发生断裂、脆裂的现象，并且能够获得一定的改善晶格粗大的效果。

可选的，按重量百分比，包括有以下组分：锡42～64％，银0.4～1％，微量元素0.05～0.15％，余量为铋；所述微量元素采用镍、铜、铈中的一种或多种。

实验结果显示，当微量元素采用镍、铜、铈中的一种或多种，且各组分的添加量在上述范围时，能够在改善锡铋系合金的脆性的同时提高加工的成品率，使得制备锡铋系预成型焊环的过程中的加工稳定性较高，加工的成品率能够接近95％，出现断裂、裂痕的概率较低。

可选的，按重量百分比，超薄锡铋系预成型焊环采用如下组合中的任意一种：

Sn(40～44)Ag(0.8～1.2)Ni(0.04～0.06)，余量为Bi；

Sn(40～44)Ag(0.3～0.5)Ni(0.04～0.06)Cu(0.08～0.12)，余量为Bi；

Sn(62～66)Ag(0.8～1.2)Ce(0.008～0.012)Cu(0.08～0.12)，余量为Bi。