專利名稱：一種添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及錫焊料合金領(lǐng)域，尤其涉及一種添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)汽車中央集控器電路連接焊料為含鉛釬料(以Sn-Pb應(yīng)用較多)，含鉛釬料對(duì)環(huán)境有害，對(duì)人類健康的影響更是不容忽視。隨著汽車業(yè)環(huán)保法規(guī)的制定和實(shí)施，新型無鉛釬料在汽車電子元件中的應(yīng)用將越來越廣泛。Sn-Cu基 (如Sn-Cu-Zn)焊料是替代傳統(tǒng)Sn-Pb焊料的低成本釬料，但其釬焊接頭時(shí)效后力學(xué)性能較差。中國(guó)專利公開號(hào)CN 1799757 A，
公開日2006年7月12日，名稱為一種環(huán)保型無鉛焊料及其制備方法的發(fā)明專利，該申請(qǐng)案公開了一種環(huán)保型無鉛焊料及其制備方法，該無鉛焊料的組成重量百分比為2-5%Ag、0. l-2%Cu、0. 001-0. l%Ce、0. 001-0. 5%Ni、余量為 Sn。其不足之處在于，現(xiàn)有方法制得的無鉛焊料的釬焊接頭時(shí)效后力學(xué)性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了解決現(xiàn)有方法制得的無鉛焊料的釬焊接頭時(shí)效后力學(xué)性能較差的缺陷而提供一種釬焊接頭時(shí)效后力學(xué)性能優(yōu)良的添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料的制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料，它采用下述質(zhì)量百分比的原料制成
銅 O. 1-3%、鋅 O. 1-2%、鋯 O. 3-3%、余量為錫。在本技術(shù)方案中，從動(dòng)力學(xué)角度看，釬焊過程是基體元素向焊料擴(kuò)散反應(yīng)過程；時(shí)效過程則使基體元素進(jìn)一步擴(kuò)散，其金屬間化合物顆粒不斷長(zhǎng)大的過程。若形成的金屬間化合物顆粒過大則變疏松，其接頭力學(xué)性能會(huì)變差。Zr元素的添加不僅在焊料中生成新的彌散相，釬焊接頭時(shí)效過程中，該彌散強(qiáng)化相會(huì)向界面金屬間化合物中沉積，使界面金屬間化合物晶界增多，進(jìn)而一定程度上阻止上述的擴(kuò)散反應(yīng)，即抑制了釬焊接頭時(shí)效過程中金屬間化合物顆粒的長(zhǎng)大。作為優(yōu)選，根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料，其特征在于，所述原料的質(zhì)量百分比是
銅 O. 7-1%、鋅 O. 8-1. 2%、鋯 I. 0-1. 5%、余量為錫。一種添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料的制備方法，所述制備方法的步驟如下
a):將純度為99. 95%的錫、純度為99. 95%的銅與純度為99. 95%的鋅按質(zhì)量比92-99. 95:0. 1-3:0. 1-2在氬氣保護(hù)下的真空熔煉爐中加熱到1300°C -1400°C熔化，同時(shí)加以攪拌，然后隨爐冷卻至室溫，得到錫銅鋅合金；b):將步驟a)得到的錫銅鋅合金在氬氣保護(hù)的真空爐中加熱到500°C _650°C，然后加入總質(zhì)量的O. 3-3%的純度為99. 95%的鋯，保溫3-5h后隨爐冷卻至室溫，制得添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明通過添加微量Zr元素，使得在焊料中生產(chǎn)新的彌散相，在釬焊接頭的時(shí)效過程中，該彌散相想截面金屬間化合物中沉積，使界面金屬間化合物晶界增多，抑制了釬焊接頭時(shí)效過程中金屬間化合物顆粒的長(zhǎng)大，提高了釬焊接頭的力學(xué)性能。


圖I是本發(fā)明時(shí)效過程界面反應(yīng)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋
實(shí)施例I
一種添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料的制備方法，所述制備方法的步驟如下
a):將純度為99.95%的錫、純度為99. 95%的銅與純度為99. 95%的鋅在氬氣保護(hù)下的真空熔煉爐中加熱到1300°C熔化，同時(shí)加以攪拌，然后隨爐冷卻至室溫，得到錫銅鋅合金；
b):將步驟a)得到的錫銅鋅合金在氬氣保護(hù)的真空爐中加熱到500°C，然后加入純度為99. 95%的鋯，保溫3h后隨爐冷卻至室溫，制得添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料。各組分含量見表I。
實(shí)施例2
一種添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料的制備方法，所述制備方法的步驟如下
a):將純度為99.95%的錫、純度為99. 95%的銅與純度為99. 95%的鋅在氬氣保護(hù)下的真空熔煉爐中加熱到1350°C熔化，同時(shí)加以攪拌，然后隨爐冷卻至室溫，得到錫銅鋅合金；
b):將步驟a)得到的錫銅鋅合金在氬氣保護(hù)的真空爐中加熱到550°C，然后加入純度為99. 95%的鋯，保溫4h后隨爐冷卻至室溫，制得添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料。各組分含量見表I。
實(shí)施例3
一種添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料的制備方法，所述制備方法的步驟如下
a):將純度為99.95%的錫、純度為99. 95%的銅與純度為99. 95%的鋅在氬氣保護(hù)下的真空熔煉爐中加熱到1400°C熔化，同時(shí)加以攪拌，然后隨爐冷卻至室溫，得到錫銅鋅合金；
b):將步驟a)得到的錫銅鋅合金在氬氣保護(hù)的真空爐中加熱到650°C，然后的純度為99. 95%的鋯，保溫5h后隨爐冷卻至室溫，制得添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料。各組分含量見表I。
實(shí)施例4各組分含量見表I，制備方法與實(shí)施例3相同。實(shí)施例5
各組分含量見表I，制備方法與實(shí)施例I相同。實(shí)施例6
各組分含量見表I，制備方法與實(shí)施例2相同。
權(quán)利要求
1.ー種添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料，其特征在于，它采用下述質(zhì)量百分比的原料制成 銅 O. 1-3%、鋅 O. 1-2%、鋯 O. 3-3%、余量為錫。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料，其特征在于，所述原料的質(zhì)量百分比是銅 O. 7-1%、鋅 O. 8-1. 2%、鋯 I. 0-1. 5%、余量為錫。
3.—種如權(quán)利要求I或2所述的添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料的制備方法，其特征在于，所述制備方法的步驟如下 a):將純度為99.95%的錫、純度為99. 95%的銅與純度為99. 95%的鋅按質(zhì)量比92-99. 95:0. 1-3:0. 1-2在氬氣保護(hù)下的真空熔煉爐中加熱到1300°C -1400°C熔化，同時(shí)加以攪拌，然后隨爐冷卻至室溫，得到錫銅鋅合金； b):將步驟a)得到的錫銅鋅合金在氬氣保護(hù)的真空爐中加熱到500°C_650°C，然后加入錫銅鋅合金總質(zhì)量的O. 3-3%的純度為99. 95%的鋯，保溫3-5h后隨爐冷卻至室溫，制得添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料及其制備方法，添加Zr的Sn-Cu基環(huán)保焊料由銅0.1-3%、鋅0.1-2%、鋯0.3-3%、余量為錫。本發(fā)明通過添加微量Zr元素，使得在焊料中生產(chǎn)新的彌散相，在釬焊接頭的時(shí)效過程中，該彌散相想截面金屬間化合物中沉積，使界面金屬間化合物晶界增多，抑制了釬焊接頭時(shí)效過程中金屬間化合物顆粒的長(zhǎng)大，提高了釬焊接頭的力學(xué)性能。
文檔編號(hào)C22C13/00GK102848094SQ201210186530
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者高艷俊, 孫新閣, 回金楷, 吳成明, 趙福全 申請(qǐng)人:浙江吉利汽車研究院有限公司杭州分公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司, 浙江吉利控股集團(tuán)有限公司