一种金锡共晶合金材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金锡共晶合金材料的制备方法，操作步骤(一)将纯金料和纯锡粒按质量比8:2备好后锡粒均分3份；(二)将金料投入石英坩埚并放入中频感应炉熔化成纯金溶液，将3份纯锡粒置于1#‑3#石墨模具中，预热1#‑4#石墨模具；随后将金溶液倒入1#模具并覆盖纯锡粒以防锡氧化挥发实现预合金化；再将该预合金放入石英坩埚中熔化后倒入2#模具；之后将2#模具的预合金放入石英坩埚中熔化后倒入3#模具；最后将3#模具的预合金放入石英坩埚中熔化后倒入4#模具中制成成分均匀、厚度为1～4mm的金锡共晶合金扁坯；(三)将扁坯恒温多道次热轧，道次变形量5％～20％，得到15～30μm厚的金锡共晶合金箔材。本发明专利技术操作简单高效，金锡共晶合金成分均匀，加工性好，安全环保。

【技术实现步骤摘要】
一种金锡共晶合金材料的制备方法
本专利技术涉及贵金属合金材料的制备方法，具体涉及一种金锡共晶合金材料的制备方法。
技术介绍
随着电子封装技术不断发展，用于封装的各种焊接材料越来越受到重视。AuSn15～20％具有熔化流动性好、良好的化学稳定性、高电导率、高热导率、抗蠕变性能好、抗疲劳性能优良、抗氧化性能好、抗腐蚀性能好、无需助焊剂和焊接后免清洗等优点，是一种优良的焊接材料，通常用于光电封装领域。从国家知识产权局网站查到以下几种金锡合金的制备方法：CN106834782公开了一种金锡合金线材的制造方法，该方法先按一定质量比的金和锡混合铸锭，再投至连铸设备内进行熔融，从连铸设备中将金锡合金线材母线拉出，再用酒精棉擦拭水洗后的样品，制得金锡合金线材。该方法主要涉及线材的制备，其缺陷是金锡合金脆性大，不易加工成片材，尤其是0.01英寸的箔材加工尤为困难。CN103170765公开了一种金锡合金焊料制备方法，该方法采用Au靶和Sn靶分层磁控溅射技术，在CuW次热沉上沉积金属膜，并通过高温合金烧结形成金锡合金焊料，可以保证沉积层厚度的一致性，与传统技术相比其优势在于较快的沉积速率。该方法需要在CuW次热沉上首先沉积Ti/Pt/Au作为底层金属膜，存在工艺复杂、高纯金属靶材利用率低和生产成本高的缺陷。CN109518034公开了一种微合金化金锡合金材料及其制备方法，通过向金锡共晶合金添加微量元素，经高频感应熔炼制备微合金化金锡合金，浇铸退火后经热轧获得微合金化金锡合金箔带材。该方法的金锡合金共晶合金制备采用Au、Sn按质量比80：20投入石墨坩埚中，将石墨坩埚置于真空高频感应炉的感应线圈中，抽真空至3.6×10-4Pa，重复熔炼过程3次，得到成分均匀的金锡共晶合金。其缺陷是：熔炼过程易导致Sn挥发，从而使得合金成分出现偏差，需往合金中添加一定量的Sn。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种操作简单高效、金锡共晶合金成分均匀、加工性能好、生产安全环保的一种金锡共晶合金材料的制备方法，解决现有技术中熔炼过程Sn挥发、金锡合金材料较脆不易加工、制备过程不环保的问题。为实现以上目的，本专利技术一种金锡共晶合金材料的制备方法按以下步骤操作：(一)备料及分料：将纯金料和纯锡粒按质量比8:2备好，并将锡粒按质量平均分为3份；(二)熔炼金料：将备好的金料全部投入石英坩埚中，将3份纯锡粒置于1#、2#、3#石墨模具中；(1)将石英坩埚放入中频感应炉中熔化成纯金溶液，熔炼温度1000～1150℃，并将1#、2#、3#、4#石墨模具进行预热；(2)将金溶液倒入1#石墨模具中，并确保纯金溶液完全覆盖1#石墨模具底部的纯锡粒以防锡氧化挥发，实现预合金化；(3)将1#石墨模具中的预合金放入石英坩埚中熔炼，熔炼温度800～950℃，熔化后倒入2#石墨模具中；(4)将2#石墨模具中的预合金放入石英坩埚中熔炼，熔炼温度600～750℃，熔化后倒入3#石墨模具中；(5)将3#石墨模具中的预合金放入石英坩埚中熔炼，熔炼温度400～550℃，熔化后倒入4#石墨模具中，即制成成分均匀、厚度为1～4mm的金锡共晶合金扁坯；(三)采用恒温热轧制备金锡共晶合金带材：将金锡共晶合金扁坯进行多道次轧制，轧辊温度180℃～250℃，道次变形量5％～20％，得到厚度为15～30μm的金锡共晶合金箔材。本专利技术一种金锡共晶合金材料的制备方法具有以下技术特点和有益效果：1、可获得组分均匀、不发生偏析的金锡共晶合金，为制备高质量的金锡合金箔材具备了良好的条件；2、采用将锡粒分批加入到金锡溶液中的熔炼方法，将锡粒保护在金锡溶液下，减少了纯锡粒的氧化及挥发，有效解决了金锡合金熔炼过程中普遍存在的锡氧化挥发的问题；3、对不同厚度的金锡合金控制其恒温热轧温度，得到成分均匀、厚度可控的金锡共晶合金箔材。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术一种金锡共晶合金材料的制备方法作进一步详细说明。实施例1本专利技术一种金锡共晶合金材料的制备方法操作步骤如下：1、备料及分料用电子天平称取800g纯度99.999％的Au和200g纯度99.999％的Sn，并将锡粒均分为三份，分别置于1#、2#、3#石墨模具中。2、熔炼金料步骤一：将800g金料置于石英坩埚中，然后将石英坩埚置于中频熔炼炉中打开电源熔炼成纯金溶液，熔炼温度1150℃；将1#、2#、3#、4#石墨模具进行预热，将纯金溶液倒至1#石墨模具中，确保纯金溶液完全覆盖1#石墨模具底部的纯锡粒，防止锡氧化挥发，实现预合金化；步骤二：再将1#石墨模具中的预合金放入石英坩埚中熔炼，熔炼温度950℃，熔化后倒入2#石墨模具中；步骤三：再将2#石墨模具中的预合金放入石英坩埚中熔炼，熔炼温度750℃，熔化后倒入3#石墨模具中；步骤四：再将3#石墨模具中的预合金放入石英坩埚中熔炼，熔炼温度550℃，熔化后倒入4#石墨模具中，即制成成分均匀、厚度为1mm的金锡共晶合金扁坯。3、恒温热轧将步骤2得到的金锡共晶合金进行恒温热轧，轧辊温度220℃，道次变形量5％～20％，得到厚度为15μm的金锡共晶合金箔材，其成分检测结果如下表：样品名称Au(％)Sn(％)合金中部87.99611.995合金尾部88.00111.990实施例2金锡共晶合金扁坯厚度为2mm，步骤四的熔炼温度500℃，其他操作步骤和工艺参数同实施例1，得到厚度为15μm的金锡共晶合金箔材，其成分检测结果如下表：样品名称Au(％)Sn(％)合金中部88.01511.976合金尾部87.99511.997实施例3金锡共晶合金扁坯厚度为4mm，步骤四熔炼温度400℃，其他操作步骤和工艺参数同实施例1，得到厚度为15μm的金锡共晶合金箔材，其成分检测结果如下表：样品名称Au(％)Sn(％)合金中部88.00711.984合金尾部88.01511.978从以上三个实施例可以看出，所制得的金锡共晶合金成分均匀性良好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金锡共晶合金材料的制备方法，其特征是：按以下步骤操作：/n(一)备料及分料：将纯金料和纯锡粒按质量比8:2备好，并将锡粒按质量平均分为3份；/n(二)熔炼金料：将备好的金料全部投入石英坩埚中，将3份纯锡粒置于1#、2#、3#石墨模具中；/n(1)将石英坩埚放入中频感应炉中熔化成纯金溶液，熔炼温度1000～1150℃，并将1#、2#、3#、4#石墨模具进行预热；/n(2)将金溶液倒入1#石墨模具中，并确保纯金溶液完全覆盖1#石墨模具底部的纯锡粒以防锡氧化挥发，实现预合金化；/n(3)将1#石墨模具中的预合金放入石英坩埚中熔炼，熔炼温度800～950℃，熔化后倒入2#石墨模具中；/n(4)将2#石墨模具中的预合金放入石英坩埚中熔炼，熔炼温度600～750℃，熔化后倒入3#石墨模具中；/n(5)将3#石墨模具中的预合金放入石英坩埚中熔炼，熔炼温度400～550℃，熔化后倒入4#石墨模具中，即制成成分均匀、厚度为1～4mm的金锡共晶合金扁坯；/n(三)采用恒温热轧制备金锡共晶合金带材：将金锡共晶合金扁坯进行多道次轧制，轧辊温度180℃～250℃，道次变形量5％～20％，得到厚度为15～30μm的金锡共晶合金箔材。/n...

【技术特征摘要】
1.一种金锡共晶合金材料的制备方法，其特征是：按以下步骤操作：
(一)备料及分料：将纯金料和纯锡粒按质量比8:2备好，并将锡粒按质量平均分为3份；
(二)熔炼金料：将备好的金料全部投入石英坩埚中，将3份纯锡粒置于1#、2#、3#石墨模具中；
(1)将石英坩埚放入中频感应炉中熔化成纯金溶液，熔炼温度1000～1150℃，并将1#、2#、3#、4#石墨模具进行预热；
(2)将金溶液倒入1#石墨模具中，并确保纯金溶液完全覆盖1#石墨模具底部的纯锡粒以防锡氧化挥发，实现预合金化；
(3)将1#石墨模具中...

【专利技术属性】
技术研发人员：林烽先，钟茂礼，应宗波，周方，李良，罗鹏荷，
申请(专利权)人：紫金矿业集团黄金冶炼有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35