一种细化Sn‑Bi合金共晶组织的方法技术

本发明专利技术公开了一种细化Sn‑Bi合金共晶组织的方法，特别涉及一种简洁、低成本的制备方法。本发明专利技术的特点是采用稀土合金（Sn‑La或Sn‑La‑Ce）作为变质剂和细化剂，除稀土元素的表面活化作用促进合金凝固过程中的形核，对钎料合金起变质均匀化作用外；凝固过程中原位析出的化合物（LaBi2，CeBi2）也可作为Bi相的异质形核核心，提高Bi相的形核率；原位析出的稀土单相（La，Ce）也可有效阻碍晶粒的长大，抑制了服役过程中晶粒的粗化，提高焊接头的时效服役强度，延长接头使用寿命。本发明专利技术的制备工艺简单可行，成本较低，细化效果显著，易制得具有细小共晶组织的Sn‑Bi铸态合金，适宜工业化批量生产。

A method of eutectic microstructure refinement of Sn alloy Bi

The invention discloses a method for refining the Sn eutectic structure of Bi alloy, in particular to a simple and low-cost preparation method. The characteristic of this invention is made of rare earth alloy (Sn La or Sn La Ce) as modifier and refiner, surface activation of rare earth elements in promoting the nucleation in solidification process of solder alloy, metamorphic homogenization effect; compound solidification process in situ precipitation (LaBi2, CeBi2) can also be used as Bi phase nuclei, improve the nucleation rate of Bi; in situ precipitation of rare earth phase (La, Ce) can effectively prevent the grain growth, inhibit grain coarsening in the service process, improve the efficiency of service welding strength, prolong the service life of the joint. The preparation process is simple and feasible, low cost, fine effect, easy to obtain with the eutectic Sn Bi cast alloy, suitable for industrial mass production.

【技术实现步骤摘要】
一种细化Sn-Bi合金共晶组织的方法一、
本专利技术涉及一种细化Sn-Bi合金共晶组织的方法，属于金属材料制备
二、
技术介绍
随着人们环保意识的加强，电子产业快速的发展以及相关法规的颁布，越来越多的人提倡使用绿色无污染的无铅化产品。现今最具有代表性的无铅焊料合金是以Sn为基体，添加其他元素合金化而成。四种代替Sn-Pb焊料的Sn-Bi系无铅焊料具有熔点低，焊接性好、接头强度高等优点。但Sn-Bi无铅钎料的塑韧性较差，大大的限制了它在电子封装行业的应用，特别是低温无铅焊领域。目前，细化Sn-Bi合金共晶组织的方法主要是采用连续挤压工艺致使合金发生再结晶，从而细化Sn-Bi合金的共晶组织。目前，该工艺已经相当成熟，并广泛应用到Sn-Bi系无铅焊料的制备过程。由于挤压前铸态组织和挤压后合金组织结构有极大的关联性，细小铸态组织经挤压后会获得更细小的组织，且Sn-Bi系无铅焊料均为近共晶成分，所以制备出具有细小铸态共晶组织的Sn-Bi合金成为目前的关键问题之一。此外，Sn-Bi系焊料在服役过程中极易粗化，导致焊接的可靠性显著下降，因此如何提高Sn-Bi合金的高温稳定性也是Sn-Bi系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细化Sn‑Bi合金共晶组织的方法，其特征是由以下原子配比的材料组成：54.1~56.9 at.%锡，40.8~43.0 at.%铋，0~5.0at.%稀土（La或Ce）及不可避免的杂质；其特征在于制备过程如下：（1）将金属锡（Sn）及铋（Bi）完全熔化，并在200℃~400℃保温至少10min，确保熔体为均匀单一液相；（2）加入稀土添加剂（Sn‑La或Sn‑La‑Ce），在400℃~750℃保温至少20min，确保稀土元素的充分熔解和熔体中的元素均匀分布；（3）将合金熔体浇注到模具中，制得具有细小共晶组织的Sn‑Bi铸态合金。

【技术特征摘要】
1.一种细化Sn-Bi合金共晶组织的方法，其特征是由以下原子配比的材料组成：54.1~56.9at.%锡，40.8~43.0at.%铋，0~5.0at.%稀土（La或Ce）及不可避免的杂质；其特征在于制备过程如下：（1）将金属锡（Sn）及铋（Bi）完全熔化，并在200℃~400℃保温至少10min，确保熔体为均匀单一液相；（2）加入稀土添加剂（Sn-La或Sn-La-Ce），在400℃~750℃保温至少20min，确保稀土元素的充分熔解和熔体中的元素均匀分布；（3）将合金熔体浇注到模具中，制得具有细小共晶组织的Sn-Bi铸态合金。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（2）中，所用的稀土添加剂（Sn-L...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾鹏，杨中喜，张金洋，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37