高強(qiáng)度焊料合金制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)目的是提供一種機(jī)械強(qiáng)度高，而且，濕潤性優(yōu)良的高強(qiáng)度焊料合金，其特征是由以下成分構(gòu)成：Ｓｉ ０．０００５～０．３５（重量）％、Ａｇ ０～５．０（重量）％、Ｓｂ ０～１０．０（重量）％、Ｂｉ ０～１０．０（重量）％、Ｓｎ ２０～９５（重量）％、Ｐｂ ０～７０（重量）％、Ｃａ ０～０．５（重量）％。（*該技術(shù)在2015年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)是關(guān)于一種機(jī)械強(qiáng)度很高的高強(qiáng)度焊料合金。以前，本申請人在特愿平5-67552號(hào)申請中提出一種機(jī)械強(qiáng)度很高的高強(qiáng)度焊料合金。在上述特愿平5-67552號(hào)申請中所述高強(qiáng)度焊料合金是由以下成分構(gòu)成Ag和Ge的總量為0.8-7.0(Ag和Ge合計(jì)要大于0(重量)％)，其結(jié)果，所得到的焊料合金的機(jī)械強(qiáng)度大幅度提高。在此，本專利技術(shù)的目的是提供一種機(jī)械強(qiáng)度更高，而且，濕潤性優(yōu)良的高強(qiáng)度焊料合金。本專利技術(shù)的高強(qiáng)度焊料合金，其特征是由以下成分構(gòu)成。Si0.0005～0.35(重量)％Ag0～5.0(重量)％Sb0～10.0(重量)％Bi0～10.0(重量)％Sn20～95(重量)％Pb0～70(重量)％Ca0～0.5(重量)％本專利技術(shù)者們根據(jù)在特愿平5-67552號(hào)的“高強(qiáng)度焊料合金”中，所表明的添加Ge，能成功地提高焊料合金機(jī)械強(qiáng)度的性質(zhì)。然而，在使用焊接烙鐵進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，由于現(xiàn)用的焊接烙鐵，在由Cu形成的焊棒上鍍有Fe。所以焊料合金中所添加的Ge和焊接烙鐵上的Fe產(chǎn)生反應(yīng)，在焊接烙鐵表面上易于粘覆一層難以去除的化合物。因此，為了提高焊料的機(jī)械強(qiáng)度，向焊料合金中添加元素的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加Si會(huì)產(chǎn)生良好的效果。將Si這種高熔點(diǎn)金屬(1414℃)添加到Sn-Pb焊料合金(共晶熔融溫度183℃)中，也許是一種異想天開的事，然而，經(jīng)過大量的研究，發(fā)現(xiàn)添加微量的Si就會(huì)對焊料合金產(chǎn)生極大的影響。當(dāng)添加0.0005～0.35(重量)％的Si時(shí)，會(huì)產(chǎn)生以下的效果。(1)由含Si焊料合金形成的軟釬焊接合的強(qiáng)度，至少比過去的焊料合金提高了近2倍。(2)就焊料而言，其優(yōu)良的濕潤性是極為重要的，Si可提高焊料合金的濕潤性。在含有少量Pb的合金情況下，這種效果會(huì)更加顯著。(3)使用市售的在由Cu形成的焊棒上鍍有Fe的焊接烙鐵，根據(jù)本專利技術(shù)，用含Si焊料合金進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，即使連續(xù)長時(shí)間作業(yè)，在焊接烙鐵上也不會(huì)生成化合物層，而可連續(xù)作業(yè)。(4)由于合金中含有還原能力很強(qiáng)的Si，所以，Si的還原效果使焊接后的接合部位沒有氣孔。據(jù)此，大大提高了有關(guān)焊料部位的可信度。雖然這種添加Si的焊料合金能具有預(yù)期的效果，由于Si本身就是一種還原元素，所以在考慮添加到焊料中時(shí)，可用具有還原效果的還原元素，如，Al、Mn、Si、P等。關(guān)于Al、Mn，它的效果，沒有得到認(rèn)可，表明在覆有焊料的部位表面上，仍產(chǎn)生難以去除的氧化物層，作為焊料合金是不實(shí)用的。關(guān)于P，作為添加到焊料中的元素已在實(shí)際上應(yīng)用，但其效果不及添加Si。相對于焊料合金183℃的熔融溫度，由于Si的熔融溫度為1414℃，為了將Si添加到Sn-Pb系焊料合金中，最好使用Ca-Si合金，如，比Si的熔融溫度低的，熔融溫度為1012℃的CaSi2化合物。由于Si和Ca同時(shí)殘留在焊料合金中，作為被添加的Ca，在提高焊料合金強(qiáng)度上，也有復(fù)合效果。這特別適合于作為焊料合金含Pb的情況。作為滑動(dòng)軸承合金，已知有Pb基合金(班氏軸承合金)，為了提高它的強(qiáng)度，向合金中添加Ca。關(guān)于本專利技術(shù)合金的制備，為添加Si，可以使用Ag-Sn共晶合金(Si4.5(重量)％，Ag95.5(重量)％；共晶溫度830℃)作為母合金。這時(shí)，當(dāng)添加0.001％的Si時(shí)，作為Ag，必須含0.21％，Ag可使焊料合金的結(jié)晶更加細(xì)微化。如上述添加Si，在制備合金中，由于必須提高熔融溫度，在含有沸點(diǎn)比較高的，Sn含量高的焊料合金中，它的添加效果更大。由研究結(jié)果，本專利技術(shù)的最大特征是含有0.0005～0.35(重量)％的Si，其它成分的構(gòu)成是Ag0～5.0(重量)％，Sb0～10.0(重量)％，Bi0～10.0(重量)％，Sn20～95(重量)％，Pb0～70(重量)％，Ca0～0.5(重量)％，由此構(gòu)成作為高強(qiáng)度焊料合金的特征。正如以上說明，本專利技術(shù)獲得以下效果。(1)由含Si焊料合金形成焊接接合部位的強(qiáng)度，與過去的焊料合金相比，至少提高了近2倍。(2)就焊料而言，其濕潤性的優(yōu)良是極為重要的，Si可提高焊料合金的濕潤性。在含有少量Pb的情況下，這種效果更加顯著。(3)使用市售的在由Cu形成的焊棒上鍍有Fe的焊接烙鐵，進(jìn)行焊接時(shí)，由于在焊接烙鐵表面沒有化合物層產(chǎn)生，這種焊接烙鐵以清潔狀態(tài)，可長期恒定地使用。(4)作為添加元素Si，由于具有相當(dāng)強(qiáng)的還原性能，當(dāng)使用含Si焊料合金進(jìn)行作業(yè)時(shí)，可以完全防止在焊接接合部位產(chǎn)生的氣孔。這時(shí)Si含量，如果少到0.0005(重量)％，它的添加效果也可以明確地確認(rèn)。(5)對于環(huán)境問題，現(xiàn)在要求無Pb的焊料合金，在開發(fā)Sn-低Pb焊料合金中，添加Si的新型焊料合金是本專利技術(shù)的一大貢獻(xiàn)。實(shí)施本專利技術(shù)的最佳方式以下根據(jù)實(shí)施例說明本專利技術(shù)。在本實(shí)施例中，向由Pb10(重量)％、Sn90(重量)％所形成的焊料合金中，添加含Si量為0.003(重量)％的CaSi2合金。使用添加了Si的焊料合金，作成松脂心軟焊料線，進(jìn)行這種擴(kuò)展試驗(yàn)(JIS Z-3197-1986)。在試驗(yàn)板上載有試料，以比焊接液相線溫度高40-50℃的溫度加熱，約30秒鐘熔解，而擴(kuò)展在試驗(yàn)板上。用面積儀測量試驗(yàn)后的擴(kuò)展面積。根據(jù)這個(gè)結(jié)果，對于Sn-Pb合金(Sn90(重量)％，Pb10(重量)％)時(shí)，為1.8cm2，使用含Si的本實(shí)施例焊料合金，則成為2.2cm2，它的擴(kuò)展性約提高20％。接著，用上述二種合金，制作成直徑為1mm的合金絲進(jìn)行拉力試驗(yàn)。作為該結(jié)果的拉力強(qiáng)度，本專利技術(shù)的前一個(gè)實(shí)施例，為7.8kgf/mm2、Sn-Pb合金(Sn90(重量)％，PB10(重量)％)為5.3kgf/mm2，強(qiáng)度增加約43％。下面討論添加Si而使焊接接合部位機(jī)械強(qiáng)度提高的另一實(shí)施例。在由Sn63(重量)％、Pb37(重量)％形成的焊料合金中，添加Si0.008(重量)％、Ag1.68(重量)％。這是在使用Ag-Sn其晶合金(熔融溫度830℃)，添加Si的情況，為了比較，在和Sn-Pb合金(Sn60(重量)％、Pb40(重量)％)的焊料合金相同的條件下，制作試料。將兩種合金制作成直徑為1mm的合金線。對其進(jìn)行拉力試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對于使用不含Si的以前的焊料合金，為4.2kgf/cm2，使用由含Si的本實(shí)施例焊料合金形成的焊接合金線，為6.8kgf/cm2，強(qiáng)度大約增加62％。權(quán)利要求1.一種高強(qiáng)度焊料合金，其特征在于它是有以下成分構(gòu)成Si0.0005～0.35(重量)％Ag0～5.0(重量)％Sb0～10.0(重量)％Bi0～10.0(重量)％Sn20～95(重量)％Pb0～70(重量)％Ca0～0.5(重量)％全文摘要本專利技術(shù)目的是提供一種機(jī)械強(qiáng)度高，而且，濕潤性優(yōu)良的高強(qiáng)度焊料合金，其特征是由以下成分構(gòu)成Si 0.0005～0.35(重量)％、Ag 0～5.0(重量)％、Sb 0～10.0(重量)％、Bi 0～10.0(重量)％、Sn 20～95(重量)％、Pb 0～70(重量)％、Ca 0～0.5(重量)％。文檔編號(hào)C22C11/00GK1124471SQ9519019公開日1996年6月12日 申請日期1995年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月13日專利技術(shù)者川口寅之輔, 林孝之 申請人:日本鋁釬料株式會(huì)社本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高強(qiáng)度焊料合金，其特征在于：它是有以下成分構(gòu)成：Ｓｉ ０．０００５～０．３５（重量）％Ａｇ ０～５．０（重量）％Ｓｂ ０～１０．０（重量）％Ｂｉ ０～１０．０（重量）％Ｓｎ ２０～９５（重量）％Ｐｂ ０～７０（重 量）％Ｃａ ０～０．５（重量）％。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：川口寅之輔，林孝之，
申請(專利權(quán))人：日本鋁釬料株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國別省市：JP[日本]