CN105215568B - 一种耐海洋性气候的锡基焊料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐海洋性气候的锡基焊料，包括重量百分比含量为0.005～0.20％的Al、重量百分比含量为0.005～0.20％的Ni、重量百分比含量为0.005～0.20％的Cr和重量百分比含量为0.005～0.20％的Sb；还包括重量百分比含量为37％的Pb或者重量百分比含量为40％的Bi或者重量百分比含量为0.7％的Cu；余量为Sn。本发明还公开了上述耐海洋性气候锡基焊料的制备方法。本发明耐海洋性锡基焊料通过在焊料基体中添加微量元素Al、Ni、Cr和Sb，能够有效改善锡基焊料在耐氯离子侵蚀、抗氧化和抗湿热霉变方面的性能，从而降低了锡基焊料发生表面腐蚀变色、霉变或脱焊的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐海洋性气候的锡基焊料，还涉及上述锡基焊料的制备方法，属于锡焊料合金领域。
背景技术
随着现代技术的发展和人类生活水平的提高，越来越多的电子电气设备需要在海岸和近海等环境中使用，高温、高湿含盐的海洋性气氛对焊料的腐蚀会影响到相关设备的可靠性。近年来大量光伏发电装置被安放在海岸滩涂或近岸前海中，太阳能电池板受到氯离子侵蚀的威胁不断增加，焊料发生表面腐蚀变色、霉变以及脱焊等缺陷的几率大大增加，进而对光伏组件的工作寿命产生了不利影响。因此产业界对开发新的耐海洋性气候的焊料产生了浓厚的兴趣，近年来的研究也呈增加趋势。因此一种耐海洋性气候的锡基焊料的开发很有必要。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种耐海洋性气候的锡基焊料，该锡基焊料可用于需要在海洋性气氛下使用的电子器件的焊接。
本发明还要解决的技术问题是提供上述耐海洋性气候的锡基焊料的制备方法。
发明内容：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种耐海洋性气候的锡基焊料，包括重量百分比含量为0.005～0.20％的Al、重量百分比含量为0.005～0.20％的Ni、重量百分比含量为0.005～0.20％的Cr和重量百分比含量为0.005～0.20％的Sb；还包括重量百分比含量为37％的Pb或者重量百分比含量为40％的Bi或者重量百分比含量为0.7％的Cu；余量为Sn。
其中，所述Al、Ni、Cr和Sb元素的重量百分比含量总和小于或等于0.25％。
上述耐海洋性气候锡基焊料的制备方法，包括以下步骤：在坩埚炉中熔化所需量的纯锡，将温度升高至600～700℃往坩埚炉中加入所需量的Sn-3％Cr中间合金，熔清后降温至200～300℃，再往坩埚炉中加入所需的Cu元素或Bi元素或Pb元素以及Ni、Sb和Al元素，待坩埚炉中物料熔融完全后浇铸成锭即可。
有益效果：本发明耐海洋性锡基焊料通过在焊料基体中添加微量元素Al、Ni、Cr和Sb，能够有效改善锡基焊料在耐氯离子侵蚀、抗氧化和抗湿热霉变方面的性能，从而降低了锡基焊料发生表面腐蚀变色、霉变或脱焊的问题，进而显著改善了电子装备在海洋性气氛下使用的寿命和可靠性。
本发明锡基焊料通过在焊料基体中添加Ni和Cr元素，能够在焊料基体表面形成有效阻挡氯离子的氧化层，因此改善了合金的抗盐雾(氯离子)腐蚀性能，另外Ni元素还能在焊料基体表面形成富镍离子层，因此使焊料具有抗霉性能，本发明锡基焊料通过在焊料基体中添加Al和Sb元素，能够在焊料基体表面形成致密的氧化膜层，从而能够减缓焊料的氧化，维持表面结构的完整性，提高焊料的抗氧化性能。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
一种耐海洋性气候的锡基焊料，由以下重量百分比的组分组成：0.7％Cu、0.005％Al、0.005％Sb、0.1％Cr、0.1％Ni，余量为Sn。
上述耐海洋性气候的锡基焊料由如下方法制备得到：熔炼时先在坩埚炉中熔化所需量的纯锡，然后将温度升高至600℃，再往坩埚炉中加入所需量的Sn-3％Cr中间合金(预先制备好的)，熔清后降温至300℃，再往坩埚炉中加入所需的Cu、Ni、Sb和Al元素，待坩埚炉中物料熔融完全均匀后浇铸成锭即可。
实施例2
一种耐海洋性气候的锡基焊料，由以下重量百分比的组分组成：37％Pb、0.05％Al、0.05％Sb、0.05％Cr、0.05％Ni，余量为Sn。
上述耐海洋性气候的锡基焊料由如下方法制备得到：熔炼时先在坩埚炉中熔化所需量的纯锡，然后将温度升高至600℃，再往坩埚炉中加入所需量的Sn-3％Cr中间合金(预先制备好的)，熔清后降温至280℃，再往坩埚炉中加入所需的Pb、Ni、Sb和Al元素，待坩埚炉中物料熔融完全均匀后浇铸成锭即可。
实施例3
一种耐海洋性气候的锡基焊料，由以下重量百分比的组分组成：40％Bi、0.1％Al、0.05％Sb、0.05％Cr、0.005％Ni，余量为Sn。
上述耐海洋性气候的锡基焊料由如下方法制备得到：熔炼时先在坩埚炉中熔化所需量的纯锡，然后将温度升高至600℃，再往坩埚炉中加入所需量的Sn-3％Cr中间合金(预先制备好的)，熔清后降温至280℃，再往坩埚炉中加入所需的Bi元素、Ni、Sb和Al元素，待坩埚炉中物料熔融完全均匀后浇铸成锭即可。
实施例4
一种耐海洋性气候的锡基焊料，由以下重量百分比的组分组成：0.7％Cu、0.2％Al、0.005％Sb、0.005％Cr、0.005％Ni，余量为Sn。
上述耐海洋性气候的锡基焊料由如下方法制备得到：熔炼时先在坩埚炉中熔化所需量的纯锡，然后将温度升高至700℃，再往坩埚炉中加入所需量的Sn-3％Cr中间合金(预先制备好的)，熔清后降温至200℃，再往坩埚炉中加入所需的Cu元素、Ni、Sb和Al元素，待坩埚炉中物料熔融完全均匀后浇铸成锭即可。
对实施例1～4制得的锡基焊料以及Sn-40％Bi和Sn-0.7％Cu分别在同样的试验条件下进行湿热试验、盐雾试验和盐酸加速试验，各种试验的条件如表1所示，试验结果如表2所示；
表1湿热和腐蚀的试验条件：
表2为各锡基焊料的湿热和腐蚀试验结果：
由表2可以得知，相比于现有的锡基焊料，本发明的锡基焊料在添加了Al、Ni、Cr和Sb元素后，其在耐湿热和耐蚀性上都有明显的改善，进而解决了锡基焊料在高温、高湿含盐的海洋性气氛中容易腐蚀的问题。
Claims (2)
1.一种耐海洋性气候的锡基焊料，其特征在于：包括重量百分比含量为0.005～0.20％的Al、重量百分比含量为0.005～0.20％的Ni、重量百分比含量为0.005～0.20％的Cr和重量百分比含量为0.005～0.20％的Sb；还包括重量百分比含量为37％的Pb或者重量百分比含量为40％的Bi或者重量百分比含量为0.7％的Cu；余量为Sn；所述Al、Ni、Cr和Sb元素的重量百分比含量总和小于或等于0.25％。
2.一种权利要求1所述的耐海洋性气候锡基焊料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：在坩埚炉中熔化所需量的纯锡，将温度升高至600～700℃往坩埚炉中加入所需量的Sn-3％Cr中间合金，熔清后降温至200～300℃，再往坩埚炉中加入所需的Cu元素或Bi元素或Pb元素以及Ni、Sb和Al元素，待坩埚炉中物料熔融完全后浇铸成锭即可。
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