本發(fā)明屬于焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種錫銻焊料合金。
背景技術(shù)：
Sn-Pb焊料在電子工業(yè)的應(yīng)用已有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，由于它具有較低的熔點(diǎn)、較高的性價(jià)比以及易獲得性，使其成為最主要的低溫焊料體系，被廣泛用于有色金屬、食品容器、建筑、機(jī)械以及管道裝置的焊接等領(lǐng)域。然而，隨著信息時(shí)代的到來，電子產(chǎn)品層出不窮，這些電子產(chǎn)品在造福人類的同時(shí)，其所含有的鉛也日益污染生態(tài)環(huán)境和人類的身體健康。我國(guó)政府也及時(shí)制定了《電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)污染防治管理辦法》，并于2006年7月開始執(zhí)行。
當(dāng)前業(yè)界比較認(rèn)可的無鉛焊料主要是Sn-Ag-Cu系和Sn-Bi系，尤以前者為代表。因?yàn)镾n-Ag-Cu系合金焊料容易獲得，技術(shù)問題較少，與傳統(tǒng)焊料的相容性好，焊點(diǎn)的可靠性高。但是應(yīng)用Sn-Ag-Cu系合金焊料完全取代錫鉛系焊料是不現(xiàn)實(shí)的，除去成本因素，最主要的是Sn-Ag-Cu系焊料的熔點(diǎn)高于錫鉛系焊料，導(dǎo)致焊接溫度上升。使對(duì)于耐熱性較差的元器件容易造成熱損傷，導(dǎo)致平面基板彎曲變形，增強(qiáng)其損壞的可能性。這就意味著采用Sn-Ag-Cu無鉛焊料對(duì)焊接設(shè)備、焊接工藝、電子元件及基板材料的耐溫性能等一系列工程提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
Sn-Sb系焊料由于共晶熔點(diǎn)234～240℃比較高，高于低于傳統(tǒng)Sn-37Pb焊料合金(183℃)，導(dǎo)致其應(yīng)用受到極大限制。但是，Sn-Sb系焊料與Sn-Bi系焊料相比具有耐熱性好，與Sn-Zn系焊料相比潤(rùn)濕性好，抗氧化性好。因此，細(xì)化焊料組織、降低焊料熔點(diǎn)成為Sn-Sb焊料研究亟待解決的關(guān)鍵問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出一種錫銻焊料合金，該焊料合金不僅具有很低的熔點(diǎn)，而且具有良好的潤(rùn)濕性能和抗剪切性能。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種錫銻焊料合金，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
銻10～16％、銀2.0～3.0％、鋅5～8％、納米三氧化二鐵顆粒0.3～0.8％、釩0.02～0.1％與RE 0.002～0.006％，余量為錫。
較優(yōu)選地，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
銻12％、銀2.4％、鋅6％、納米三氧化二鐵顆粒0.6％、釩0.06％與RE 0.004％，余量為錫。
進(jìn)一步，所述納米三氧化二鐵顆粒的粒徑為10～50nm。
進(jìn)一步，本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述RE為L(zhǎng)a、Pr、Er、Dy或者Nd。稀土元素采用單一稀土元素而不采用混合物，是為了避免混合稀土元素對(duì)納米三氧化二鐵顆粒對(duì)晶體顆粒形成過程的不利影響，特別是抑制其彌散強(qiáng)化的作用。而單一稀土元素能夠提高焊料合金的光澤性，細(xì)化晶粒的作用。
本發(fā)明的有益效果：
1、本發(fā)明通添加納米三氧化二鐵顆粒起到彌散強(qiáng)化的作用，提高了焊接接頭中焊料部分的抗剪切性能，再添加釩有效地消除了納米三氧化二鐵顆粒的磁性，同時(shí)大大提高了焊料合金的穩(wěn)定性。
2、本發(fā)明將銻的含量控制在10～16％，從而既能夠達(dá)到降低焊料溫度的效果，又能夠保證焊料的剪切強(qiáng)度性能。同時(shí)通過加入少量的銀與鋅，能夠?qū)⒑噶虾辖鸾档椭?10℃～215℃左右。為了克服添加鋅帶來的氧化性問題以及潤(rùn)濕性的問題，我們?cè)谔砑恿松倭康拟C元素與稀土元素的配合來解決該問題，如果釩元素與稀土元素的添加量超過本發(fā)明的量，可會(huì)帶來合金擴(kuò)展率以及潤(rùn)濕性能變差的問題。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種錫銻焊料合金，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
銻12％、銀2.4％、鋅6％、納米三氧化二鐵顆粒0.6％、釩0.06％與Pr 0.004％，余量為錫。納米三氧化二鐵顆粒的粒徑為50nm。
制備方法：
按照本實(shí)施例中的Sb、Ni、Zn、納米Fe2O3、V、Pr和Sn的重量百分比稱取所需的原料，加入到爐中，然后升溫到500℃熔融，完全熔化后開始計(jì)時(shí)，再保溫120min。在此期間，每隔10min用陶瓷棒攪拌一次，使合金成分充分均勻化。兩小時(shí)后，將熱坩堝從爐中取出，放在空氣中冷卻至室溫(20℃)，然后從坩堝中取出，即得本發(fā)明錫銻焊料合金。
實(shí)施例2
一種錫銻焊料合金，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
銻14％、銀2.8％、鋅6％、納米三氧化二鐵顆粒0.4％、釩0.03％與Dy 0.003％，余量為錫。納米三氧化二鐵顆粒的粒徑為10nm。
按照本實(shí)施例中的Sb、Ni、Zn、納米Fe2O3、V、Dy和Sn的重量百分比稱取所需的原料，加入到爐中，然后升溫到480℃熔融，完全熔化后開始計(jì)時(shí)，再保溫120min。在此期間，每隔10min用陶瓷棒攪拌一次，使合金成分充分均勻化。兩小時(shí)后，將熱坩堝從爐中取出，放在空氣中冷卻至室溫(20℃)，然后從坩堝中取出，即得本發(fā)明錫銻焊料合金。
實(shí)施例3
一種錫銻焊料合金，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
銻10％、銀3.0％、鋅8％、納米三氧化二鐵顆粒0.8％、釩0.1％與Nd 0.006％，余量為錫。納米三氧化二鐵顆粒的粒徑為10nm。
本實(shí)施例中的低熔點(diǎn)無鉛焊料的制備方法同實(shí)施例1中所述的方法一致，區(qū)別僅在于無鉛焊料合金各成分的重量百分?jǐn)?shù)按照本實(shí)施例中比例稱取。
實(shí)施例4
一種錫銻焊料合金，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
銻16％、銀2.0％、鋅5％、納米三氧化二鐵顆粒0.3％、釩0.02％與Er 0.002％，余量為錫。納米三氧化二鐵顆粒的粒徑為10nm。
本實(shí)施例中的低熔點(diǎn)無鉛焊料的制備方法同實(shí)施例2中所述的方法一致，區(qū)別僅在于無鉛焊料合金各成分的重量百分?jǐn)?shù)按照本實(shí)施例中比例稱取。
隨機(jī)選取上述實(shí)施例中得到的錫銻焊料合金，對(duì)其液相線溫度、固相線溫度、剪切強(qiáng)度和延伸率的性能進(jìn)行測(cè)試，具體測(cè)試結(jié)果見以下表1。
表1實(shí)施例1-4錫銻焊料合金性能檢測(cè)結(jié)果
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。