焊膏用納米錫合金粉末的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種焊膏用納米錫合金粉末的制備方法，該方法將可溶性錫鹽和其他可溶性金屬鹽中的至少一種通過還原劑還原得到粒徑為600-999納米的錫合金粉末，該方法操作簡便，反應(yīng)設(shè)備要求不高，所得錫合金粉末粒徑為納米級(jí)，且該錫合金粉末的熔點(diǎn)比傳統(tǒng)方法制備出的同比例錫合金粉末的熔點(diǎn)低20-50℃，熔點(diǎn)更低保證了電子元器件能夠在更低溫度條件下組裝，且節(jié)約能源，從而滿足電子行業(yè)中進(jìn)行更小、更輕、更薄、更穩(wěn)定及更環(huán)保電子產(chǎn)品的裝配焊接要求。
【專利說明】焊實(shí)用納米錫合金粉末的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種合金粉末的制備方法，尤其涉及一種焊膏用納米錫合金粉末的制 備方法，屬于電子器件組裝用焊接和表面處理材料的加工領(lǐng)域，尤其屬于錫焊膏用焊粉加 工領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代日益加快。80年代時(shí)人們 還在使用CRT的黑白電視，而到了 2000年人們開始購買比較薄的LCD液晶電視，電視的厚 度發(fā)生了巨大變化，而近年來H星、索尼等科技巨頭研究的OL邸柔性電視的厚度更是與一 張紙的厚度差不多。隨著電子產(chǎn)品更新?lián)Q代需求加快的同時(shí)，人們對(duì)電子產(chǎn)品更小、更輕、 更薄、更穩(wěn)定W及更環(huán)保的要求越來越高。
[0003] 在電子組裝方面，傳統(tǒng)電子產(chǎn)品的焊接材料經(jīng)最開始的插件所需使用的焊錫絲演 變到目前電子組裝焊接材料所需的焊膏或銀漿等材質(zhì)，其中焊膏W錫膏最為常見。焊膏是 由球形合金粉末（即焊粉）和助焊劑機(jī)械混合而成的，通常合金粉末約占焊膏質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 90%或焊膏體積分?jǐn)?shù)的55%，且合金粉末（即焊粉）的粒徑、球形度和烙點(diǎn)等均會(huì)對(duì)焊膏焊 接性能產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。
[0004] 目前現(xiàn)有技術(shù)中，錫膏所使用的錫合金粉末的粒徑主要在15?50微米之間，其烙 點(diǎn)都在22CTC W上，且該類傳統(tǒng)錫合金粉末的生產(chǎn)方法均采用如下所述的方式，如限制式噴 嘴氣體霧化法、高壓水霧法、超聲駐波霧化法和固態(tài)相變法等，但上述方法均無法得到納米 級(jí)別的錫合金粉末。且此類現(xiàn)有技術(shù)中錫合金粉末的粒徑和烙點(diǎn)都只能滿足當(dāng)下需求，不 能滿足人們進(jìn)行更小、更輕、更薄、更穩(wěn)定及更環(huán)保電子產(chǎn)品的裝配要求，所W如何得到一 種納米粒徑范圍內(nèi)且低烙點(diǎn)的錫合金粉末成為當(dāng)前焊膏用合金粉末亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種焊膏用納米錫合金粉末 的制備方法，該制備方法簡便易操作，制備出的納米錫合金粉末的粒徑能夠達(dá)到納米級(jí)別， 且合金粉末的烙點(diǎn)比傳統(tǒng)合金粉末烙點(diǎn)更低，從而滿足人們進(jìn)行更小、更輕、更薄、更穩(wěn)定 及更環(huán)保電子產(chǎn)品的裝配焊接要求。
[0006] 本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種焊膏用納米錫合金粉末的制備方法，包括下述步驟：
[0008] (1)將水溶性錫鹽溶解于去離子水中形成錫鹽水溶液，將其他水溶性金屬鹽溶解 于去離子水中形成其他金屬鹽水溶液，將還原劑溶解于去離子水中形成還原劑水溶液；
[0009] (2)將（1)中所得錫鹽水溶液和其他金屬鹽水溶液混合得到混合金屬鹽溶液，該 混合金屬鹽溶液中錫離子的質(zhì)量和其他金屬離子的質(zhì)量之比與所需錫合金粉末成分中各 相應(yīng)金屬元素的質(zhì)量之比一致；
[0010] (3)向（2)中所得混合金屬鹽溶液中于攬拌狀態(tài)下不斷加入巧樣酸，所述巧樣酸 的加入量為水溶性錫鹽和其他水溶性金屬鹽總質(zhì)量的0. 2-0. 5倍，然后用鹽酸將抑值調(diào)節(jié) 至3-4,得到混合液；
[0011] (4)向（3)中所得混合液內(nèi)邊攬拌邊緩慢滴加（1)中所制還原劑水溶液，該還原劑 水溶液中還原劑的用量為（2)中所述混合金屬鹽溶液內(nèi)錫離子和其他金屬離子總摩爾量 的1. 5-3倍，滴加結(jié)束后攬拌反應(yīng)直至混合液不再產(chǎn)生合金粉末沉淀后停止攬拌；
[0012] (5)將（4)中停止反應(yīng)后的溶液和沉淀物體系進(jìn)行離也分離得到濕錫合金粉末， 將該濕錫合金粉末依次進(jìn)行水洗、醇洗并干燥，得到納米錫合金粉末。
[0013] 其中其他水溶性金屬鹽為水溶性銅鹽、水溶性銀鹽、水溶性鋼鹽、水溶性鋒鹽、水 溶性媒鹽和水溶性餓鹽中的至少一種，該水溶性銅鹽、水溶性銀鹽、水溶性鋼鹽、水溶性鋒 鹽、水溶性媒鹽和水溶性餓鹽溶于去離子水后形成的金屬離子依次分別為Cu"、Ag\ In3\ 化"、化2+和Bi3+。
[0014] 其中水溶性錫鹽溶于去離子水后形成的金屬離子為Sn",本申請(qǐng)中水溶性錫鹽的 化學(xué)式為SnA。，其中n = 1或2,且A為C1、Br、I、CH3COO、C化C00、N03和S〇4中的一種。
[0015] 其中所述還原劑為連二亞硫酸軸、水合脫和測氨化軸中的一種。
[0016] 本申請(qǐng)中采用連二亞硫酸軸、水合脫和測氨化軸分別對(duì)上述金屬離子（如Sn"、 化Ag\ In3+、化"、Ni"和Bi3+)進(jìn)行還原反應(yīng)的機(jī)理如下所述，其中金屬離子用Mp+表示， 其中P為1、2或3。
[0017] 采用連二亞硫酸軸為還原劑：
[0018] IT+Sa O42-+4 0H-- PM+2SO32-+2H2 0
[0019] 采用水合脫為還原劑：
[0020] MP++N2H4 . &0+4 0H- - pM+N]巧&0
[0021] 采用測氨化軸為還原劑：
[0022] ]\r+Na 肌4+8 OH- 一 M+NaB〇2+6 &0
[0023] 由前述方法制備所得的錫膏用納米錫合金粉末的粒徑為200-999nm，最優(yōu)為 200-600nm。
[0024] 由前述方法制備所得的錫膏用納米錫合金粉末的烙點(diǎn)比傳統(tǒng)方法制備出的同比 例錫合金粉末的烙點(diǎn)低20-5(TC。
[00巧]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是；本發(fā)明將可溶性錫鹽和其他可溶性金屬鹽中的至少一 種通過還原劑還原得到粒徑為600-999納米的錫合金粉末，該方法操作簡便，反應(yīng)設(shè)備要 求不高，所得錫合金粉末粒徑為納米級(jí)，且該錫合金粉末的烙點(diǎn)比傳統(tǒng)方法制備出的同比 例錫合金粉末的烙點(diǎn)低20-5(TC，烙點(diǎn)更低保證了電子元器件能夠在更低溫度條件下組裝， 且節(jié)約能源。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合本申請(qǐng)的具體實(shí)施例與傳統(tǒng)錫膏所用錫合金粉末進(jìn)行主要性能的對(duì)比， 并詳細(xì)說明本申請(qǐng)技術(shù)方案所解決的問題和能達(dá)到的技術(shù)效果。
[0027] 本發(fā)明W制備納米錫合金粉末錫96. 5銀3銅0. 5為例進(jìn)行制備方法的詳細(xì)說明， 且下述實(shí)施例中所述錫合金粉末中的金屬元素后的數(shù)字為每種金屬元素的質(zhì)量百分比，例 如錫96. 5銀3銅0. 5表示100份質(zhì)量的該合金中96. 5份為錫、3份為銀、W及0. 5份為銅， 如IOOg錫96. 5銀3銅0. 5合金粉末中錫為96. 5g，銀為3g，銅為0. 5g，此外本發(fā)明實(shí)施例 中未提及制備方法均采用本領(lǐng)域常規(guī)方法，或本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合本領(lǐng)域常 識(shí)能夠得出的操作方法，本申請(qǐng)中不再費(fèi)述。
[002引錫96. 5銀3銅0. 5納米錫合金粉末簡寫為SngejAgjCu。.。納米合金粉末。下述實(shí) 施例中制備IOg Srige.sAgg化(1.5納米合金粉末，其制備方法包括如下步驟：
[002引 （1)將氯化亞錫袖化）、硝酸銀（AgN03)和硫酸銅（CuS04)分別溶于去離子水中 分別得到質(zhì)量百分比為10 %的氯化亞錫水溶液、硝酸銀水溶液和硫酸銅水溶液備用，并將 測氨化軸（化肌4)溶于去離子水中配制成質(zhì)量百分比為5%的測氨化軸水溶液；
[0030] 似根據(jù)所需制備的Snge. sAgsCu。. 5納米合金粉末中錫、銀和銅的質(zhì)量比為 96. 5:3:0. 5,?。?)中配制所得的氯化亞錫水溶液154. 2g，硝酸銀水溶液4. 72g，硫酸銅水 溶液1. 25g，并將上述H種金屬鹽水溶液混合均勻得到混合金屬鹽溶液；
[0031] (3)向（2)中所得混合金屬鹽溶液中于攬拌狀態(tài)下不斷加入4g巧樣酸，然后用鹽 酸將抑值調(diào)節(jié)至3-4,得到混合液；
[003引 （4)向（3)中所得混合液中邊攬拌邊緩慢滴加（1)中所配制的測氨化軸水溶液 61. 5g，滴加結(jié)束后攬拌反應(yīng)直至混合液不再產(chǎn)生合金粉末沉淀后停止攬拌；
[0033] (5)將（4)中停業(yè)反應(yīng)后的溶液和沉淀物體系進(jìn)行離也分離得到濕納米錫合金粉 末，將該濕納米錫合金粉末依次進(jìn)行水洗、醇洗和干燥，得到納米錫合金粉末，該納米錫合 金粉末的組成為Srige.日AggCUci.S。
[0034] 上述制備過程中涉及到的化學(xué)反應(yīng)式為：
[00巧]4CuS〇4+NaBH4+棚aOH 一 4Cu+4Na2S〇4+NaB〇2+6H2〇
[0036] 2SnCl2+NaBH4+8Na0H 一 2Sn+4Na2Cl+NaB〇2+6H2〇
[0037] 4AgN〇3+NaBH4+8化OH 一 4Ag+4Na2N〇3+NaB〇2+6H2〇
[0038] 上述制備方法中所用原料的計(jì)算方法可W根據(jù)所需要制備的納米合金粉末的組 成來進(jìn)行計(jì)算。例如需制備IOg的SnJVIyN,的納米合金粉末，貝U
[0039] 所需可水溶性錫鹽的水溶液的質(zhì)量為：
[0040] 片*1〇*17臟性錫鹽摩爾質(zhì)量)/^錫離子摩爾質(zhì)量《￥7臟性錫鹽7請(qǐng)?量百分比*1〇〇)
[0041] 所需可水溶性M鹽水溶液的質(zhì)量為：
[0042] (y ? 10 ? 溶性M鹽摩爾質(zhì)量)/(Mm離子摩爾質(zhì)量? 溶性M鹽溶液質(zhì)量百分比* 100)
[0043] 所需可水溶性N鹽水溶液的質(zhì)量為：
[0044] (Z ? 10 ? 溶性N鹽摩爾質(zhì)量)/(Mn離子摩爾質(zhì)量? 溶性N鹽溶液質(zhì)量百分比* 100)
[0045] 由上述制備方法制備所得的能形成共晶體的納米錫合金粉末與市售錫膏所用傳 統(tǒng)錫合金粉末進(jìn)行粒徑與烙點(diǎn)的對(duì)比，所得結(jié)果如表1所示。其中錫合金粉末的粒徑尺寸 為通過統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)錫合金粉末粒徑尺寸的正態(tài)分布圖得出，傳統(tǒng)錫合金粉 末50-80%的顆粒尺寸為25-40 U m ;本發(fā)明方法制備所得納米錫合金粉末50-80%顆粒尺 寸為200-600nm，本發(fā)明所得錫合金粉末顆粒尺寸均在200-999nm范圍內(nèi)。
[0046] 表 1
[0047]

【權(quán)利要求】
1. 一種焊膏用納米錫合金粉末的制備方法，其特征在于：包括下述步驟： (1) 將水溶性錫鹽溶解于去離子水中形成錫鹽水溶液，將其他水溶性金屬鹽溶解于去 離子水中形成其他金屬鹽水溶液，將還原劑溶解于去離子水中形成還原劑水溶液； (2) 將（1)中所得錫鹽水溶液和其他金屬鹽水溶液混合得到混合金屬鹽溶液，該混合 金屬鹽溶液中錫離子的質(zhì)量和其他金屬離子的質(zhì)量之比與所需錫合金粉末成分中各相應(yīng) 金屬元素的質(zhì)量之比一致； (3) 向（2)中所得混合金屬鹽溶液中于攪拌狀態(tài)下不斷加入檸檬酸，所述檸檬酸的加 入量為水溶性錫鹽和其他水溶性金屬鹽總質(zhì)量的〇. 2-0. 5倍，然后用鹽酸將pH值調(diào)節(jié)至 3-4,得到混合液； (4) 向（3)中所得混合液內(nèi)邊攪拌邊緩慢滴加（1)中所制還原劑水溶液，該還原劑水 溶液中還原劑的用量為（2)中所述混合金屬鹽溶液內(nèi)錫離子和其他金屬離子總摩爾量的 1. 5-3倍，滴加結(jié)束后攪拌反應(yīng)直至混合液不再產(chǎn)生合金粉末沉淀后停止攪拌； (5) 將（4)中停止反應(yīng)后的溶液和沉淀物體系進(jìn)行離心分離得到濕錫合金粉末，將該 濕錫合金粉末依次進(jìn)行水洗、醇洗并干燥，得到納米錫合金粉末； 其中所述其他水溶性金屬鹽為水溶性銅鹽、水溶性銀鹽、水溶性銦鹽、水溶性鋅鹽、水 溶性鎳鹽和水溶性鉍鹽中的至少一種；所述還原劑為連二亞硫酸鈉、水合肼和硼氫化鈉中 的一種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錫膏用納米錫合金粉末的制備方法，其特征在于：所述水溶 性錫鹽溶于去離子水后形成的金屬離子為Sn2+，所述水溶性銅鹽、水溶性銀鹽、水溶性銦鹽、 水溶性鋅鹽、水溶性鎳鹽和水溶性鉍鹽溶于去離子水后形成的金屬離子依次分別為Cu 2+、 Ag+、In3+、Zn2+、Ni2+和 Bi3+。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的錫膏用納米錫合金粉末的制備方法，其特征在于：所述水溶 性錫鹽的化學(xué)式為SnAn，其中η = 1或2,且A為Cl、Br、I、CH3COO、C2H5COO、N0 3和S04中的 一種。
4. 由權(quán)利要求1至3所述方法制備所得的錫膏用納米錫合金粉末，其特征在于：所述 納米錫合金粉末的粒徑為200-999nm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的錫膏用納米錫合金粉末，其特征在于：所述納米錫合金粉末 的粒徑為200-600nm。
【文檔編號(hào)】B22F9/24GK104259479SQ201410527846
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】晏和剛, 蘇傳猛, 蘇傳港, 蘇燕旋, 何繁麗, 謝明貴 申請(qǐng)人:昆山成利焊錫制造有限公司