專利名稱：一種低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
CN201010301331.0號發(fā)明公開了一種低熔點錫鉍焊料及其制備方法，其特征在于 為Sn、Bi、Ag三元亞共晶合金焊料，焊料合金中各化學(xué)成分的重量百分比為Sn為44 58wt %, Bi為42 56wt%，Ag為0. 25 Iwt %。本發(fā)明錫鉍焊料熔點范圍控制在 1400C _168°C內(nèi)、具有熔點低、焊點強(qiáng)度高且成本低的優(yōu)點。本發(fā)明錫鉍焊料抗拉強(qiáng)度為 75-88Mpa，熔點范圍控制在140°C 168°C內(nèi)。但是這種材料的抗拉強(qiáng)度低，使用性能受到限制。CN200810069745. 8號發(fā)明提供了一種電子行業(yè)使用的能抑制鉛在高溫下?lián)]發(fā)的環(huán)保型的含鉛釬料，其由以下質(zhì)量百分比的組分組成Ag 0 4.0wt%，釙0 3.0wt%， 和Ni、Al、Bi、Ga、In、P、Ti中之一種或多種，每種元素的量為0. 0001%- 0. 2%，余量為Sn 和Pb。其中Ni、Al、Bi、fet、In、P、Ti等元素的總量至多不超過0. 3wt%，并有多種較好的組合，如Ni、P組合，Ni、P和Ti組合，Ni、P和Ga組合，或只選擇Ni、Al等。但是這種合金的組成元素繁多，造成的工藝復(fù)雜，不便于生產(chǎn)。Ni、Ti元素熔點高， 不便于熔鑄合金，另外會導(dǎo)致合金熔點提高；Ga、In成本高；P是易燃元素，不易熔鑄合金。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述技術(shù)缺陷，提供一種低熔點、高強(qiáng)度的鉛鉍稀土合金，該復(fù)合材料具有熔點低、強(qiáng)度高等良好的性能。本發(fā)明的另一目的是提供一種低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金制備方法，該制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金，其特征是該合金中各成份的質(zhì)量百分含量Bi為 55 59wt%，Sr 為 0. 01 0. 03wt%, Rb 為 0. 01 0. 03wt%, Ce 為 0. 01 0. 03wt%， Te 為 0. 01 0. 03wt%，余量為 Pb。一種低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金制備方法，其特征是首先按照上述合金成分進(jìn)行配料，原料Bi、Sr、Rb、Ce、Te、Pb的純度均大于99. 9% ；將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉， 熔煉溫度為460-490°C，得到母合金，然后放入真空感應(yīng)快淬爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為450-470°C，重熔管式坩堝的底部置于快淬爐轉(zhuǎn)輪輪緣之上2-4mm處，將上述母合金置于管式坩堝內(nèi)熔化，合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，形成厚度為300-340微米，寬度為3-6毫米的合金帶；轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為9 llm/s。本發(fā)明的合金材料具有如下有益效果
本發(fā)明的合金具有熔點低、焊點強(qiáng)度高且成本低的優(yōu)點。本發(fā)明的釬料合金的主要元素使合金處在共晶成分附近，熔點低，工藝性能好；合金中的元素可形成BiSr2，SrPb3, RbBi2、RbPb3等對合金起強(qiáng)化作用，因而強(qiáng)度高，使用性能好。另外Sr、Te和Ce熔點不高，在熔化以后能自發(fā)生成一層表面改性膜，顯著抑制高溫下鉛的揮發(fā)，在使用過程中環(huán)境條件好，對操作人員健康無影響，使用安全方便，而且成本低。本發(fā)明合金在凝固中，采用快淬方式冷卻，可以有效減小合金中的相，同時保證化學(xué)成分的均勻分布，這樣不僅保證了焊接工藝性能，也保證了合金的力學(xué)性能。本發(fā)明的合金性能見表1。本發(fā)明制備中，不用貴重金屬銀，所取原料成本降低；另外合金經(jīng)過快速冷卻，保證了合金成分、組織和性能的均勻性，因此也就保證了合金的質(zhì)量。本發(fā)明合金具有熔點低、焊點強(qiáng)度高且成本低的優(yōu)點。因此使用的自由度更大，為擴(kuò)大這種焊接方法的應(yīng)用范圍和進(jìn)一步優(yōu)化接頭性能均提供了可能。該合金制備工藝簡便，生產(chǎn)的合金具有良好的性能，非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明實施例一制得的低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金的組織圖。由圖1可以看出其組織致密均勻。
具體實施例方式
實施例一
本發(fā)明低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金制備方法，過程包括以下步驟 首先按照 Bi 為 55wt %，Sr 為 0. Olwt %，1 為 0. Olwt %，Ce 為 0. Olwt % , iTe 為 0. Olwt%，余為Pb的合金成分進(jìn)行配料，原料Bi、Sr、Rb、Ce、I^Pb的純度均大于99. 9% ； 將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為480°C，得到母合金，然后放入真空感應(yīng)快淬爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為470°C，重熔管式坩堝的底部置于快淬爐轉(zhuǎn)輪輪緣之上2-4mm處，將上述母合金置于管式坩堝內(nèi)熔化，合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，形成厚度為300-340微米，寬度為 3-6毫米的合金帶；轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為llm/s。實施例二
本發(fā)明低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金制備方法，過程包括以下步驟 首先按照 Bi 為 59wt %，Sr 為 0. 03wt %，1 為 0. 03wt %，Ce 為 0. 03wt % , iTe 為 0. 03wt%，余為Pb的合金成分進(jìn)行配料，原料Bi、Sr、Rb、Ce、I^Pb的純度均大于99. 9% ； 將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為470°C，得到母合金，然后放入真空感應(yīng)快淬爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為470°C，重熔管式坩堝的底部置于快淬爐轉(zhuǎn)輪輪緣之上2-4mm處，將上述母合金置于管式坩堝內(nèi)熔化，合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，形成厚度為300-340微米的合金帶， 寬度為3-6毫米；轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為lOm/s。實施例三
本發(fā)明低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金制備方法，過程包括以下步驟 首先按照 Bi 為 57wt %，Sr 為 0. 02wt %，1 為 0. 02wt %，Ce 為 0. 02wt % , iTe 為 0. 02wt%，余為Pb的合金成分進(jìn)行配料，原料Bi、Sr、Rb、Ce、I^Pb的純度均大于99. 9% ； 將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為490°C，得到母合金，然后放入真空感應(yīng)快淬爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為450°C，重熔管式坩堝的底部置于快淬爐轉(zhuǎn)輪輪緣之上2-4mm處，將上述母合金置于管式坩堝內(nèi)熔化，合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，形成厚度為300-340微米，寬度為 3-6毫米的合金帶；轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為lOm/s。實施例四(成份配比不在本案設(shè)計范圍內(nèi)實例)
本發(fā)明低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金制備方法，過程包括以下步驟 首先按照 Bi 為 50wt%, Sr 為 0. 005wt%，1 為 0. 004wt%，Ce 為 0. 002wt% , Te 為 0. 008wt%，余為Pb的合金成分進(jìn)行配料，原料Bi、Sr、Rb、Ce、Te、Pb的純度均大于99. 9% ； 將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為480°C，得到母合金，然后放入真空感應(yīng)快淬爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為460°C，重熔管式坩堝的底部置于快淬爐轉(zhuǎn)輪輪緣之上2-4mm處，將上述母合金置于管式坩堝內(nèi)熔化，合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，形成厚度為300-340微米，寬度為 3-6毫米的合金帶；轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為9 llm/s。實施例五(成份配比不在本案設(shè)計范圍內(nèi)實例)
本發(fā)明低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金制備方法，過程包括以下步驟 首先按照 Bi 為 61wt %，Sr 為 0. 05wt %，1 為 0. 05wt %，Ce 為 0. 04wt % , Te 為 0. 05wt%，余為Pb的合金成分進(jìn)行配料，原料Bi、Sr、Rb、Ce、Te、Pb的純度均大于99. 9% ； 將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為460-490°C，得到母合金，然后放入真空感應(yīng)快淬爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為450-470°C，重熔管式坩堝的底部置于快淬爐轉(zhuǎn)輪輪緣之上2-4mm處，將上述母合金置于管式坩堝內(nèi)熔化，合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，形成厚度為300-340微米， 寬度為3-6毫米的合金帶；轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為9 llm/s。結(jié)合下表中各產(chǎn)品的性能參數(shù) 表1各產(chǎn)品的性能參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金，其特征是該合金中各成份的質(zhì)量百分含量Bi 為 55 59wt%，Sr 為 0. 01 0. 03wt%,Rb 為 0. 01 0. 03wt%,Ce 為 0. 01 0. 03wt%， Te 為 0. 01 0. 03wt%，余量為 Pb。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金，其特征是上述合金為帶狀， 合金帶的厚度為300-340微米，寬度為3-6毫米。
3.一種低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金制備方法，其特征是其制備過程包括以下步驟 首先按照 Bi 為 55 59wt%，Sr 為 0. 01 0. 03wt%, Rb 為 0. 01 0. 03wt%, Ce 為0. 01 0. 03wt%，Te為0. 01 0. 03wt%，余量為1 的合金成分進(jìn)行配料，原料Bi、Sr、 Rb、Ce、Te、Pb的純度均大于99. 9% ；將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為460-490°C，得到母合金，然后放入真空感應(yīng)快淬爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為450-470°C，重熔管式坩堝的底部置于快淬爐轉(zhuǎn)輪輪緣之上2-4mm處，將上述母合金置于管式坩堝內(nèi)熔化，合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部的孔中噴出與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，形成厚度為300-340微米，寬度為3-6 毫米的合金帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金制備方法，其特征是所述坩堝底部孔的直徑為Imm ；轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為9 llm/s。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低熔點高強(qiáng)度的鉛鉍稀土合金及其制備方法，該復(fù)合材料具有熔點低、強(qiáng)度高等良好的性能。該制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。該低熔點高強(qiáng)度鉛鉍稀土合金，該合金中各成份的質(zhì)量百分含量Bi為55～59wt％，Sr為0.01～0.03wt％，Rb為0.01～0.03wt％，Ce為0.01～0.03wt％，Te為0.01～0.03wt％，余量為Pb。
文檔編號B22F9/04GK102321830SQ20111032386
公開日2012年1月18日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者林瑩瑩, 王倩, 王玲, 范樂, 蔣曉龍, 許雨蒙, 趙浩峰 申請人:南京信息工程大學(xué)