本發(fā)明屬于電子材料合金領(lǐng)域，涉及電子元器件的焊接封裝技術(shù)，具體為一種具有低溶銀率高熔點(diǎn)的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：目前，全球焊料行業(yè)面臨著嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)，電子產(chǎn)品無(wú)鉛化技術(shù)經(jīng)過(guò)這幾年的發(fā)展已越來(lái)越成熟，壓敏電阻熱敏電阻等電子元件要求也越來(lái)越高，許多元器件封裝的工藝溫度在240℃以上，這就要求使用的錫焊料的熔點(diǎn)高于240℃，若使用的錫焊料熔點(diǎn)低會(huì)導(dǎo)致在后期進(jìn)行包封工藝時(shí)破壞前期已經(jīng)焊接好的焊點(diǎn)，由于錫的熔點(diǎn)為232℃，常規(guī)錫焊料熔點(diǎn)都在230℃以下，而唯一能在這個(gè)溫度范圍內(nèi)使用的SnSb焊料的延伸率較低，導(dǎo)電性較差，在焊接時(shí)還會(huì)出現(xiàn)在電子元件表面焊錫面處銀層被嚴(yán)重熔蝕的現(xiàn)象，從而影響焊接可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量。在SnSb中添加一定量的Ag元素，減小了焊接處元件表面的銀原子的擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力，降低銀原子在熔融的錫基焊料中的溶解速度，顯著減少銀熔蝕的同時(shí)，還增加了焊料的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，提高了抗疲勞性能。通過(guò)添加微量的Ni元素能改善此焊料表面的結(jié)晶狀態(tài)，細(xì)化晶粒，提高了焊接點(diǎn)的強(qiáng)度，另外通過(guò)前期研究發(fā)現(xiàn)添加一定量Ni元素可以減緩銀在液態(tài)錫焊料中的溶蝕速度，同時(shí)提高焊料使用過(guò)程中的抗老化能力。通常使用的SnAg系、SnCu系、SnAgCu系等熔點(diǎn)相對(duì)較低，包封時(shí)先期焊點(diǎn)熔化淌出，成品率差，有鉛高熔點(diǎn)焊料中含有對(duì)人體有害的鉛元素，已經(jīng)逐漸被禁止使用，所以目前都在尋找適合在這個(gè)溫度范圍內(nèi)使用的無(wú)鉛焊料。目前研發(fā)、應(yīng)用的高熔點(diǎn)無(wú)鉛焊錫與工藝相關(guān)的性能問(wèn)題：熔點(diǎn)要高，先期焊點(diǎn)能夠在240℃的包封工藝后不被破壞，潤(rùn)濕性良好，對(duì)人體無(wú)毒性等。與可靠性相關(guān)的性能問(wèn)題：導(dǎo)電、導(dǎo)熱性要良好，抗拉強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、抗蠕變、抗疲勞性能良好；焊接材料盡量要與元器件、PCB、設(shè)備、助焊劑以及工藝條件等一系列的相關(guān)要素相適應(yīng)，防止無(wú)鉛焊料在使用過(guò)程中對(duì)元器件表面銀層在焊接面處的熔蝕。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：解決的技術(shù)問(wèn)題：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，滿足對(duì)低溶銀率高熔點(diǎn)無(wú)鉛錫焊料的使用需求，獲得一種防止電子元器件表面銀層熔蝕，潤(rùn)濕性良好、焊點(diǎn)力學(xué)性能優(yōu)良，本發(fā)明提供了一種SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金及其制備方法和應(yīng)用。技術(shù)方案：一種SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金，按重量百分比計(jì)，包含Ag2.0-4.0％、Sb8.0-12.0％、Ni0.01-0.1％，及微量元素P、Be、Ge、Ga、In中的至少一種，微量元素總量小于1％；余量為Sn。優(yōu)選的，所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金按重量百分比計(jì)，包含Ag3.0％，Sb10.0％，Ni0.03％，P0.02％，余量為Sn。優(yōu)選的，所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金按重量百分比計(jì)，包含Ag2.0％，Sb8.0％，Ni0.01％，P0.02％，Be0.01％，余量為Sn。優(yōu)選的，所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金按重量百分比計(jì)，包含Ag4.0％，Sb12.0％，Ni0.03％，P0.02％，Be0.01％，Ge0.01％，Ga0.01％，余量為Sn。優(yōu)選的，所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金按重量百分比計(jì)，包含Ag3.0％，Sb10.0％，Ni0.02％，P0.02％，Ge0.01％，Ga0.01％，余量為Sn。優(yōu)選的，所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金按重量百分比計(jì)，包含Ag3.0％，Sb10.0％，Ni0.03％，P0.01％，Ga0.01％，In0.05％，余量為Sn。優(yōu)選的，所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金按重量百分比計(jì)，包含Ag2.5％，Sb11.0％，Ni0.01％，P0.02％，Be0.01％，Ga0.008％，余量為Sn。優(yōu)選的，所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金按重量百分比計(jì)，包含Ag3.0％，Sb10.0％，Ni0.02％，P0.018％，Be0.01％，Ge0.01％，Ga0.006％，余量為Sn。所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金的制備方法，包含以下步驟：第1步、中間合金制備(1)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ag＝90:10加入Sn和Ag，升溫至1080℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(2)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Sb＝80:20加入Sn和Sb，升溫至720℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(3)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ni＝90:10加入Sn和Ni，升溫至1130℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(4)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:P＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入P，待錫磷合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(5)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ge＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至900℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ge，待錫鍺合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(6)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ga＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ga，待錫鎵合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(7)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Be＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至1150℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Be，待錫鈹合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；第2步、SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中加入純錫，熔化、升溫至450-550℃，先投入SnAg、SnSb、SnNi中間合金，熔化后攪拌，溫度降低至350-420℃后，再加入SnP、SnGe、SnBe、SnGa中間合金，均勻化后去渣、去雜質(zhì)即可制得。所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金在電子元器件焊接封裝中的應(yīng)用。本發(fā)明可用于電子元器件的焊接，如壓敏電阻、熱敏電阻等。在引線與芯片用焊錫焊接完成后需要進(jìn)行包封，該包封工藝需要經(jīng)過(guò)三次約250℃的回流焊，使用本發(fā)明的焊錫在回流焊過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)焊錫熔化并流出來(lái)的情況，同時(shí)，芯片上的銀漿沒(méi)有出現(xiàn)明顯的溶蝕現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品的合格率。本發(fā)明的原理在于：本發(fā)明的低溶銀率高熔點(diǎn)無(wú)鉛焊錫合金，在以Sn為基體中添加Ag、Sb、Ni、P、Ge、Ga、Be等元素。Ag銀的導(dǎo)電導(dǎo)熱性較好，有一定的塑性，能提高焊錫的蠕變強(qiáng)度，焊接強(qiáng)度和延伸率，增強(qiáng)焊錫的潤(rùn)濕性能。銻能夠在焊錫中阻礙晶粒長(zhǎng)大，起到細(xì)化晶粒的作用，從而有利于提高焊錫的力學(xué)性能，有利于提高焊接的結(jié)合強(qiáng)度。Sb元素能改善焊點(diǎn)或焊層的光亮度，提高錫焊料的熔點(diǎn)，以適應(yīng)現(xiàn)在部分電子產(chǎn)品高溫化焊接和封裝的要求。微量的Ni元素能改善焊料表面結(jié)晶狀態(tài)，細(xì)化錫合金晶粒，提高焊接強(qiáng)度，降低溶銀速度。P和Be的加入能顯著提高錫焊料的抗氧化性能。焊錫料在作業(yè)過(guò)程中，液態(tài)錫與空氣中的氧氣接觸會(huì)發(fā)生氧化，產(chǎn)生金屬氧化物，而P和Be的加入能有效抑制氧化物的生成，起到脫氧的作用，另外磷對(duì)銅的焊接性能有很好的影響，并提高焊接性能的鋪展性(流動(dòng)性好)，有利于改善機(jī)械性能。在焊料中加入Ge或Ga，能夠提高錫焊料在高溫下的抗氧化能力，減少錫焊料在高溫下的氧化。有益效果：(1)本發(fā)明所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金熔點(diǎn)介于235-250℃之間，濕潤(rùn)性、鋪展性較高，焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度、抗蠕變、抗疲勞等綜合性能較好；(2)能夠有效減少錫焊料在使用過(guò)程中對(duì)電子元器件表面銀層的熔蝕，實(shí)現(xiàn)在250℃左右的回流焊封裝時(shí)先期熔點(diǎn)不熔化，提高產(chǎn)品合格率；(3)本發(fā)明所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金能夠?qū)U含量控制在100ppm以下，對(duì)環(huán)境友好；(4)本發(fā)明采用真空中頻感應(yīng)熔煉爐制造中間合金，利用中頻感應(yīng)電流對(duì)坩堝內(nèi)的金屬溶液自動(dòng)進(jìn)行磁力攪拌作用，因而易于實(shí)現(xiàn)合金化，且成分均勻，無(wú)片析現(xiàn)象發(fā)生。附圖說(shuō)明圖1是采用差式掃描量熱儀對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1制得的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行熱分析得到的差式掃描量熱(DSC)曲線；圖2是采用差式掃描量熱儀對(duì)本發(fā)明實(shí)施例2制得的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行熱分析得到的差式掃描量熱(DSC)曲線；圖3是采用差式掃描量熱儀對(duì)本發(fā)明實(shí)施例3制得的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行熱分析得到的差式掃描量熱(DSC)曲線；圖4是采用差式掃描量熱儀對(duì)本發(fā)明實(shí)施例4制得的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行熱分析得到的差式掃描量熱(DSC)曲線。圖5是采用差式掃描量熱儀對(duì)本發(fā)明實(shí)施例5制得的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行熱分析得到的差式掃描量熱(DSC)曲線。圖6是采用差式掃描量熱儀對(duì)本發(fā)明實(shí)施例6制得的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行熱分析得到的差式掃描量熱(DSC)曲線。圖7是采用差式掃描量熱儀對(duì)本發(fā)明實(shí)施例7制得的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行熱分析得到的差式掃描量熱(DSC)曲線。具體實(shí)施方式以下實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，但不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在不背離本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的情況下，對(duì)本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改和替換，均屬于本發(fā)明的范圍。若未特別指明，實(shí)施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。實(shí)施例1一種SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金，按重量百分比計(jì)，包含Ag3.0％，Sb10.0％，Ni0.03％，P0.02％，余量為Sn。本實(shí)施例所用金屬純度與狀態(tài)如下表所述：金屬純度與狀態(tài)金屬純度(wt％)狀態(tài)Ag≥99.95％鑄錠Sb≥99.9％鑄錠Sn≥99.99％鑄錠Ni≥99.99％鑄錠所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金的制備方法，包含以下步驟：第1步、中間合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行熔煉，采用石墨坩堝熔化，原材料按比例配料計(jì)算好，放入石墨坩堝內(nèi)，P、Ge、Ga等活性元素加入二次料斗中(因?yàn)楸容^活潑，容易氧化燒損，影響其收得率，所以P、Ge、Ga在加入熔池中之前，須向真空室內(nèi)充入一定量的惰性氣體，本實(shí)施例中選用氬氣，合爐抽真空，待金屬材料全部熔化并且充分混合均勻后澆鑄成相應(yīng)的中間合金。(1)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ag＝90:10加入Sn和Ag，升溫至1080℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(2)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Sb＝80:20加入Sn和Sb，升溫至720℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(3)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ni＝90:10加入Sn和Ni，升溫至1130℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(4)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:P＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入P，待錫磷合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(5)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ge＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至900℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ge，待錫鍺合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(6)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ga＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ga，待錫鎵合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(7)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Be＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至1150℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Be，待錫鈹合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；第2步、SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中加入純錫，熔化、升溫至480℃，先投入SnAg、SnSb、SnNi中間合金，熔化后攪拌，溫度降低至400℃后，再加入SnP、SnGe、SnBe、SnGa中間合金，均勻化后去渣、去雜質(zhì)即可制得。采用熱分析儀器對(duì)本實(shí)施例制備獲得的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行熱分析，結(jié)果如圖1所示；其化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果如表2所示；性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。實(shí)施例2一種SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金，按重量百分比計(jì)，包含Ag2.0％，Sb8.0％，Ni0.01％，P0.02％，Be0.01％，余量為Sn。本實(shí)施例所用金屬純度與狀態(tài)如下表所述：金屬純度與狀態(tài)金屬純度(wt％)狀態(tài)Ag≥99.95％鑄錠Sb≥99.9％鑄錠Sn≥99.99％鑄錠Ni≥99.99％鑄錠所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金的制備方法，包含以下步驟：第1步、中間合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行熔煉，采用石墨坩堝熔化，原材料按比例配料計(jì)算好，放入石墨坩堝內(nèi)，P、Ge、Ga等活性元素加入二次料斗中(因?yàn)楸容^活潑，容易氧化燒損，影響其收得率，所以P、Ge、Ga在加入熔池中之前，須向真空室內(nèi)充入一定量的惰性氣體，本實(shí)施例中選用氬氣，合爐抽真空，待金屬材料全部熔化并且充分混合均勻后澆鑄成相應(yīng)的中間合金。(1)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ag＝90:10加入Sn和Ag，升溫至1080℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(2)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Sb＝80:20加入Sn和Sb，升溫至720℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(3)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ni＝90:10加入Sn和Ni，升溫至1130℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(4)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:P＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入P，待錫磷合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(5)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ge＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至900℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ge，待錫鍺合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(6)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ga＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ga，待錫鎵合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(7)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Be＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至1150℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Be，待錫鈹合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；第2步、SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中加入純錫，熔化、升溫至460℃，先投入SnAg、SnSb、SnNi中間合金，熔化后攪拌，溫度降低至390℃后，再加入SnP、SnGe、SnBe、SnGa中間合金，均勻化后去渣、去雜質(zhì)即可制得。采用熱分析儀器對(duì)本實(shí)施例制備獲得的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行熱分析，結(jié)果如圖2所示；其化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果如表2所示；性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。實(shí)施例3一種SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金，按重量百分比計(jì)，包含Ag4.0％，Sb12.0％，Ni0.03％，P0.02％，Be0.01％，Ge0.01％，Ga0.01％，余量為Sn。本實(shí)施例所用金屬純度與狀態(tài)如下表所述：金屬純度與狀態(tài)金屬純度(wt％)狀態(tài)Ag≥99.95％鑄錠Sb≥99.9％鑄錠Sn≥99.99％鑄錠Ni≥99.99％鑄錠所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金的制備方法，包含以下步驟：第1步、中間合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行熔煉，采用石墨坩堝熔化，原材料按比例配料計(jì)算好，放入石墨坩堝內(nèi)，P、Ge、Ga等活性元素加入二次料斗中(因?yàn)楸容^活潑，容易氧化燒損，影響其收得率，所以P、Ge、Ga在加入熔池中之前，須向真空室內(nèi)充入一定量的惰性氣體，本實(shí)施例中選用氬氣，合爐抽真空，待金屬材料全部熔化并且充分混合均勻后澆鑄成相應(yīng)的中間合金。(1)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ag＝90:10加入Sn和Ag，升溫至1080℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(2)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Sb＝80:20加入Sn和Sb，升溫至720℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(3)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ni＝90:10加入Sn和Ni，升溫至1130℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(4)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:P＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入P，待錫磷合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(5)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ge＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至900℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ge，待錫鍺合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(6)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ga＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ga，待錫鎵合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(7)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Be＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至1150℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Be，待錫鈹合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；第2步、SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中加入純錫，熔化、升溫至480℃，先投入SnAg、SnSb、SnNi中間合金，熔化后攪拌，溫度降低至410℃后，再加入SnP、SnGe、SnBe、SnGa中間合金，均勻化后去渣、去雜質(zhì)即可制得。采用熱分析儀器對(duì)本實(shí)施例制備獲得的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行熱分析，結(jié)果如圖3所示；其化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果如表2所示；性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。實(shí)施例4一種SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金，按重量百分比計(jì)，包含Ag3.0％，Sb10.0％，Ni0.02％，P0.02％，Ge0.01％，Ga0.01％，余量為Sn。本實(shí)施例所用金屬純度與狀態(tài)如下表所述：金屬純度與狀態(tài)所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金的制備方法，包含以下步驟：第1步、中間合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行熔煉，采用石墨坩堝熔化，原材料按比例配料計(jì)算好，放入石墨坩堝內(nèi)，P、Ge、Ga等活性元素加入二次料斗中(因?yàn)楸容^活潑，容易氧化燒損，影響其收得率，所以P、Ge、Ga在加入熔池中之前，須向真空室內(nèi)充入一定量的惰性氣體，本實(shí)施例中選用氬氣，合爐抽真空，待金屬材料全部熔化并且充分混合均勻后澆鑄成相應(yīng)的中間合金。(1)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ag＝90:10加入Sn和Ag，升溫至1080℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(2)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Sb＝80:20加入Sn和Sb，升溫至720℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(3)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ni＝90:10加入Sn和Ni，升溫至1130℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(4)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:P＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入P，待錫磷合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(5)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ge＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至900℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ge，待錫鍺合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(6)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ga＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ga，待錫鎵合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(7)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Be＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至1150℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Be，待錫鈹合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；第2步、SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中加入純錫，熔化、升溫至480℃，先投入SnAg、SnSb、SnNi中間合金，熔化后攪拌，溫度降低至390℃后，再加入SnP、SnGe、SnBe、SnGa中間合金，均勻化后去渣、去雜質(zhì)即可制得。采用熱分析儀器對(duì)本實(shí)施例制備獲得的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行熱分析，結(jié)果如圖4所示；其化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果如表2所示；性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。實(shí)施例5一種SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金，按重量百分比計(jì)，包含Ag3.0％，Sb10.0％，Ni0.03％，P0.01％，Ga0.01％，In0.05％，余量為Sn。本實(shí)施例所用金屬純度與狀態(tài)如下表所述：金屬純度與狀態(tài)金屬純度(wt％)狀態(tài)Ag≥99.95％鑄錠Sb≥99.9％鑄錠Sn≥99.99％鑄錠Ni≥99.99％鑄錠所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金的制備方法，包含以下步驟：第1步、中間合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行熔煉，采用石墨坩堝熔化，原材料按比例配料計(jì)算好，放入石墨坩堝內(nèi)，P、Ge、Ga等活性元素加入二次料斗中(因?yàn)楸容^活潑，容易氧化燒損，影響其收得率，所以P、Ge、Ga在加入熔池中之前，須向真空室內(nèi)充入一定量的惰性氣體，本實(shí)施例中選用氬氣，合爐抽真空，待金屬材料全部熔化并且充分混合均勻后澆鑄成相應(yīng)的中間合金。(1)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ag＝90:10加入Sn和Ag，升溫至1080℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(2)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Sb＝80:20加入Sn和Sb，升溫至720℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(3)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ni＝90:10加入Sn和Ni，升溫至1130℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(4)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:P＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入P，待錫磷合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(5)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ge＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至900℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ge，待錫鍺合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(6)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ga＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ga，待錫鎵合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(7)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Be＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至1150℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Be，待錫鈹合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；第2步、SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中加入純錫，熔化、升溫至500℃，先投入SnAg、SnSb、SnNi中間合金，熔化后攪拌，溫度降低至400℃后，再加入SnP、SnGe、SnBe、SnGa中間合金，均勻化后去渣、去雜質(zhì)即可制得。采用熱分析儀器對(duì)本實(shí)施例制備獲得的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行熱分析，結(jié)果如圖5所示；其化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果如表2所示；性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。實(shí)施例6一種SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金，按重量百分比計(jì)，包含Ag2.5％，Sb11.0％，Ni0.01％，P0.02％，Be0.01％，Ga0.008％，余量為Sn。本實(shí)施例所用金屬純度與狀態(tài)如下表所述：金屬純度與狀態(tài)金屬純度(wt％)狀態(tài)Ag≥99.95％鑄錠Sb≥99.9％鑄錠Sn≥99.99％鑄錠Ni≥99.99％鑄錠所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金的制備方法，包含以下步驟：第1步、中間合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行熔煉，采用石墨坩堝熔化，原材料按比例配料計(jì)算好，放入石墨坩堝內(nèi)，P、Ge、Ga等活性元素加入二次料斗中(因?yàn)楸容^活潑，容易氧化燒損，影響其收得率，所以P、Ge、Ga在加入熔池中之前，須向真空室內(nèi)充入一定量的惰性氣體，本實(shí)施例中選用氬氣，合爐抽真空，待金屬材料全部熔化并且充分混合均勻后澆鑄成相應(yīng)的中間合金。(1)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ag＝90:10加入Sn和Ag，升溫至1080℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(2)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Sb＝80:20加入Sn和Sb，升溫至720℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(3)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ni＝90:10加入Sn和Ni，升溫至1130℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(4)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:P＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入P，待錫磷合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(5)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ge＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至900℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ge，待錫鍺合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(6)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ga＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ga，待錫鎵合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(7)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Be＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至1150℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Be，待錫鈹合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；第2步、SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中加入純錫，熔化、升溫至470℃，先投入SnAg、SnSb、SnNi中間合金，熔化后攪拌，溫度降低至360℃后，再加入SnP、SnGe、SnBe、SnGa中間合金，均勻化后去渣、去雜質(zhì)即可制得。采用熱分析儀器對(duì)本實(shí)施例制備獲得的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行熱分析，結(jié)果如圖6所示；其化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果如表2所示；性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。實(shí)施例7一種SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金，按重量百分比計(jì)，包含Ag3.0％，Sb10.0％，Ni0.02％，P0.018，Be0.01％，Ge0.01％，Ga0.006％，余量為Sn。本實(shí)施例所用金屬純度與狀態(tài)如下表所述：金屬純度與狀態(tài)金屬純度(wt％)狀態(tài)Ag≥99.95％鑄錠Sb≥99.9％鑄錠Sn≥99.99％鑄錠Ni≥99.99％鑄錠所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金的制備方法，包含以下步驟：第1步、中間合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行熔煉，采用石墨坩堝熔化，原材料按比例配料計(jì)算好，放入石墨坩堝內(nèi)，P、Ge、Ga等活性元素加入二次料斗中(因?yàn)楸容^活潑，容易氧化燒損，影響其收得率，所以P、Ge、Ga在加入熔池中之前，須向真空室內(nèi)充入一定量的惰性氣體，本實(shí)施例中選用氬氣，合爐抽真空，待金屬材料全部熔化并且充分混合均勻后澆鑄成相應(yīng)的中間合金。(1)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ag＝90:10加入Sn和Ag，升溫至1080℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(2)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Sb＝80:20加入Sn和Sb，升溫至720℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(3)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ni＝90:10加入Sn和Ni，升溫至1130℃，熔化并磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(4)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:P＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入P，待錫磷合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(5)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ge＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至900℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ge，待錫鍺合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(6)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Ga＝95:5加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至350℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Ga，待錫鎵合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；(7)在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中以重量百分比Sn:Be＝98:2加入Sn，待坩堝內(nèi)形成熔池，向爐內(nèi)充入惰性氣體，升溫至1150℃，從料斗中向熔池內(nèi)加入Be，待錫鈹合金液合金化后磁力攪拌至均勻，靜置、鑄錠、出爐空冷脫模；第2步、SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金制備在真空中頻感應(yīng)熔煉爐中加入純錫，熔化、升溫至500℃，先投入SnAg、SnSb、SnNi中間合金，熔化后攪拌，溫度降低至380℃后，再加入SnP、SnGe、SnBe、SnGa中間合金，均勻化后去渣、去雜質(zhì)即可制得。采用熱分析儀器對(duì)本實(shí)施例制備獲得的SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行熱分析，結(jié)果如圖7所示；其化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果如表2所示；性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。實(shí)施例1～7所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金的組分配方如下表所述：表1SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金組分配方對(duì)實(shí)施例1～7所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行檢測(cè)，其化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果如表2所示：表2SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果對(duì)實(shí)施例1～7所述SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金進(jìn)行性能檢測(cè)，結(jié)果如表3所示。檢測(cè)方法如下：(1)釬料的熔化溫度測(cè)定用示差量熱掃描儀(DSC，TA-Q20)測(cè)定SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金的熔化溫度，所需樣品重量為5mg，在進(jìn)行試驗(yàn)之前需將試樣置于超聲波清洗機(jī)中，使用去離子水清洗5-10分鐘，然后依次使用酒精和丙酮溶液清洗并吹干，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。測(cè)定過(guò)程采用高純Ar作為保護(hù)氣氛。分析溫度范圍為25-300℃，加熱速度與冷卻速度均為10℃/min。(2)釬料的抗焊錫面銀熔蝕性能銀溶蝕速率的測(cè)試評(píng)價(jià)方法：采用將直徑為1mm的銀絲浸入液態(tài)錫焊料熔池中一定時(shí)間后取出來(lái)，計(jì)算浸入前后的銀絲直徑的變化；v＝1/2(d0-dt/t)其中v是溶銀率，t是銀絲浸入焊錫液中的時(shí)間，d0為銀絲原直徑，dt為浸入t時(shí)間后的直徑，選擇測(cè)試溫度為260℃。表3SnAgSbNi系無(wú)鉛焊錫合金性能檢測(cè)結(jié)果當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3