專利名稱：一種Al－Cu－Sn系無鉛焊錫的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及焊錫材料，特別是一種適合用于電子組裝與封裝及電器設備、通訊器材等領域的Al-Cu-Sn系無鉛焊錫材料。
背景技術：
用Sn63Pb37焊錫制造的電子產(chǎn)品中不可避免地含有鉛，這樣的電子產(chǎn)品被廢棄或回收過程中，對環(huán)境造成污染、對人類的健康帶來危害。為了消除廢棄電子產(chǎn)品中鉛對環(huán)境的污染和對人健康的危害。我國信息產(chǎn)業(yè)部于2003年3月制定了《電子信息產(chǎn)品污染防治管理辦法》明確規(guī)定“生產(chǎn)者應當采取措施逐步減少并淘汰電子信息產(chǎn)品中鉛、汞、鎘、六價鉻、聚合溴化聯(lián)苯(PBB)、聚合溴化聯(lián)苯乙醚(PBDE)及其它有毒有害物質(zhì)的含量”。因此，按照《電子信息產(chǎn)品污染防治管理辦法》，必須用無鉛焊錫代替有鉛焊錫。電子信息產(chǎn)品涉及電子通信產(chǎn)品、計算機產(chǎn)品、家用電子產(chǎn)品、電子材料產(chǎn)品等諸多領域，而這些產(chǎn)品不可避免地要用到焊錫。目前應用較多的Sn96.5Ag3.5無鉛焊錫，因含有銀，成本較高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本較低、對環(huán)境友好的Al-Cu-Sn系無鉛焊錫。
本發(fā)明的Al-Cu-Sn系無鉛焊錫，其組分及重量百分比含量為0.1～3.0％Al，0.1～10.0％Cu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)。
制備Al-Cu-Sn系無鉛焊錫的方法，有以下兩種方法1，步驟如下1)以純Al、純Cu、純Sn為原料，按重量百分比0.1～3.0％Al，0.1～10.0％Cu，其余為Sn，配制合金料；2)將合金料裝入直徑為10～20mm的石英玻璃管中，抽真空，火焰下密封石英玻璃管口；3)將密封的石英玻璃管放入電爐中，然后以1～3℃/分鐘的速率升溫至800～900℃，保溫1～4小時，冷卻至200～300℃，取出石英玻璃管并立即放入冷水中，得到無鉛焊錫。
方法2，步驟如下1)以純Al、純Cu、純Sn為原料，按重量百分比0.1～3.0％Al，0.1～10.0％Cu，其余為Sn，配制合金料；2)將合金料裝入真空感應熔煉爐中，抽真空，然后充入氬氣，在850～1100℃溫度下熔煉，熔化后澆鑄，得到無鉛焊錫合金錠。
本發(fā)明的有益效果是發(fā)明的Al-Cu-Sn系無鉛焊錫接近于共晶成分，成分簡單，根據(jù)成分含量的不同，其熔點在228～232℃。Sn、Al、Cu原料資源豐富，成本低，用石英玻璃管和真空感應熔煉爐熔煉的同一成分的無鉛焊錫的熔點相同。
圖1是本發(fā)明實施例1無鉛焊錫在升溫和降溫過程的示差掃描量熱(DSC)曲線；圖2是本發(fā)明實施例2無鉛焊錫在升溫過程的DSC曲線；圖3是本發(fā)明實施例3無鉛焊錫在升溫和降溫過程的DSC曲線。
具體實施例方式
以下結(jié)合實例進一步說明本發(fā)明。
實施例11)以純Al、純Cu、純Sn為原料，按重量百分比配制1kg合金料，其中30.0gAl、10.0gCu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；2)將合金料裝入真空感應熔煉爐中，抽真空，然后充入氬氣；3)調(diào)節(jié)感應熔煉爐功率，使爐溫達到950℃進行熔煉后，澆鑄成直徑為28mm的棒材，機械加工成直徑為5mm的拉伸試樣，并取樣進行示差掃描量熱(DSC)曲線的測量，無鉛焊錫樣品的成分為3.0％Al、1.0％Cu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)。
DSC測樣品的熔點為231.1℃，拉伸強度為6.0MPa，延伸率為23.1％，圖1是該樣品升溫、降溫過程的DSC曲線。
實施例21)以純Al、純Cu、純Sn為原料，按重量百分比配制50克合金料，其中0.5gAl、2.0gCu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；2)將合金料裝入直徑為12mm的石英玻璃管中，抽真空，在保持合金料溫度不升高的條件下，在高溫火焰下密封石英玻璃管口；3)將密封的石英玻璃管放入立式電爐中，以2℃/分鐘的速率升溫至900℃，保溫2小時后斷電，隨爐冷卻至300℃，取出石英玻璃管并立即放入冷水中，得到無鉛焊錫樣品，成分為1.0％Al、4.0％Cu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)。
將樣品機械加工成直徑為5mm的拉伸試樣，并取樣進行示差掃描量熱(DSC)曲線的測量，該試樣的熔點為231.9℃，拉伸強度為31.0MPa，延伸率為21.0％，圖2是該樣品升溫過程的DSC曲線。
實施例31)以純O、純Cu、純Sn為原料，按重量百分比配制1kg合金料，其中10.0gAl、60.0g Cu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；2)將合金料裝入真空感應熔煉爐中，抽真空，然后充入氬氣；3)調(diào)節(jié)感應熔煉爐功率，使爐溫達到1000℃進行熔煉后，澆鑄成直徑為28mm的棒材，無鉛焊錫樣品的成分為1.0％Al、6.0％Cu其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)。
由DSC測得樣品的熔點為228.3℃，圖3是該樣品升溫、降溫過程的DSC曲線。
實施例41)以純Al、純Cu、純Sn為原料，按重量百分比配制50克合金料，其中0.5gAl、3.0g Cu其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；2)將合金料裝入直徑為12mm的石英玻璃管中，抽真空，在保持合金料溫度不升高的條件下，在高溫火焰下密封石英玻璃管口；3)將密封的石英玻璃管放入立式電爐中，以2℃/分鐘的速率升溫至800℃，保溫2小時后斷電，隨爐冷卻至300℃，取出石英玻璃管并立即放入冷水中，得到無鉛焊錫樣品，成分為1.0％Al、6.0％Cu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)。
由示差掃描量熱(DSC)測量該試樣的熔點為228.7℃，與實施例3測得的熔點相同。
實施例51)以純Al、純Cu、純Sn為原料，按重量百分比配制1kg合金料，其中30.0gAl、20.0gCu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；2)將合金料裝入真空感應熔煉爐中，抽真空，然后充入氬氣；3)調(diào)節(jié)感應熔煉爐功率，使爐溫達到900℃進行熔煉后，澆鑄成直徑為28mm的棒材，機械加工成直徑為5mm的拉伸試樣，并取樣進行示差掃描量熱(DSC)曲線的測量，無鉛焊錫樣品的成分為3.0％Al、2.0％Cu其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)。
由DSC測得樣品的熔點為230.8℃，拉伸強度為60MPa，延伸率為18.0％。
實施例6
1)以純Al、純Cu、純Sn為原料，按重量百分比配制100克合金料，其中1.0gAl、8.0gCu其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；2)將合金料裝入直徑為15mm的石英玻璃管中，抽真空，在保持合金料溫度不升高的條件下，在高溫火焰下密封石英玻璃管口；3)將密封的石英玻璃管放入立式電爐中，以2℃/分鐘的速率升溫至850℃，保溫2小時后斷電，隨爐冷卻至300℃，取出石英玻璃管并立即放入冷水中，得到無鉛焊錫樣品，成分為1.0％Al、8.0％Cu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)。
由示差掃描量熱(DSC)測量該試樣的熔點為227.9℃。
實施例71)以純Al、純Cu、純Sn為原料，按重量百分比配制100克合金料，其中1.0gAl、10.0gCu其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)；2)將合金料裝入直徑為15mm的石英玻璃管中，抽真空，在保持合金料溫度不升高的條件下，在高溫火焰下密封石英玻璃管口；3)將密封的石英玻璃管放入立式電爐中，以2℃/分鐘的速率升溫至900℃，保溫2小時后斷電，隨爐冷卻至300℃，取出石英玻璃管并立即放入冷水中，得到無鉛焊錫樣品，成分為1.0％Al、10.0％Cu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)。
由示差掃描量熱(DSC)測量該試樣的熔點為231.7℃。
表1列出了Sn-Al-Cu系無鉛焊錫的典型成分和熔點的溫度。
表1
權(quán)利要求
1.一種Al-Cu-Sn系無鉛焊錫，其特征在于它的組分及重量百分比含量為0.1～3.0％Al，0.1～10.0％Cu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開的Al－Cu－Sn系無鉛焊錫，其組分及重量百分比含量為0.1～3.0％Al，0.1～10.0％Cu，其余為Sn和不可避免的雜質(zhì)。該Al－Cu－Sn系無鉛焊錫接近于共晶成分，其熔點在228～233℃。且成分簡單，Sn、Al、Cu原料資源豐富，成本低，用石英玻璃管和真空感應熔煉爐熔煉的同一成分的無鉛焊錫的熔點相同。
文檔編號B23K35/26GK1775456SQ20051006194
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者黃德歡, 李宗全, 夏志平, 周穎 申請人:黃德歡