一种焊料合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种焊料合金及其制备方法和应用，涉及蓄电池技术领域，所述焊料合金由以下重量百分比的组分制备而成：钛0.1～0.5%，碲0.05～0.2%，镓0.01～0.15%，锡1.0～2.0%，其余为铅。采用本发明专利技术的焊料合金进行蓄电池的极板的极耳、极柱和过桥的串并联焊接，可使各连接点焊接良好，有效减缓蓄电池在高频率的震动条件下极柱及过桥的受力，最终大幅度地提高蓄电池的耐震动性能，该焊料合金在蓄电池的内部焊接领域具有广泛技术应用与市场前景。焊接领域具有广泛技术应用与市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种焊料合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及蓄电池
，具体地来说，涉及一种焊料合金及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铅酸蓄电池，在电动工程机械等行业中有着广泛的应用，而在蓄电池用量不断增加的同时也发现了蓄电池的极柱和过桥根部断裂的现象也是在不断增加，其中，断裂的极柱均为正极柱和正过桥，负极极和负过桥的根部存在反复折损的痕迹。分析认为，电动工程机械在运输及工作过程中存在高频大幅度的震动，在高频及反复的震动下，极群会沿着蓄电池的底槽做上下滑动，此时极柱和过桥的根部会成为受力点，而蓄电池内部的极柱和过桥均为材质较软的铅或者铅合金，长期处于该种状态会在受力点处形成毛细裂纹，裸露出金属铅，正极板与正极柱和正过桥连接，正极板活性物质主要成分为二氧化铅，在稀硫酸氛围下，在毛细裂纹处会发生电化学反应形成硫酸铅，硫酸铅的体积是金属铅体积的2.7倍，导致裂纹处进一步被撕裂，继续裸露出铅，反应持续进行，直到裂纹处完全腐蚀断裂，极柱或过桥的断裂导致蓄电池失效。
[0003]而中国专利，公开号CN113165122A，公开一种无铅焊料组合物，其说明书中公开了所述无铅焊料合金包含：铜，以下中的至少一种：镍，锗，锰，铝，硅，铋，铟，钛，镧，钕，任选地以下中的一种或多种：铬，镓，钴，铁，磷，金，碲，硒，钙，钒，钼，铂，镁，银，锌，不包括镧和钕的稀土金属，和余量锡，以及任何不可避免的杂质。
[0004]该现有技术中虽然可通过各元素的协同作用，在一定程度上增强焊料合金的机械强度和耐腐蚀性，但是该现有技术的焊接合金，含有较多含量的锡，合金成本较高，同时，该现有技术的焊料合金并不能确保可适用于蓄电池内部的极板的极耳、极柱和过桥的串并联焊接，其属于无铅焊料合金，与极板的极耳及极柱的焊接相容性一般。
[0005]为此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种焊料合金及其制备方法和应用，以解决现阶段的焊料合金，其并不能确保可适用于蓄电池内部的极板的极耳、极柱和过桥的串并联焊接，与极板的极耳及极柱的焊接相容性一般，且其并不具备在低成本的条件下，同时兼顾高强度和高耐腐蚀性的特征的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种焊料合金，由以下重量百分比的组分制备而成：钛0.1～0.5%，碲0.05～0.2%，镓0.01～0.15%，锡1.0～2.0%，其余为铅。
[0008]第二方面，本专利技术提供了上述焊料合金的制备方法，包括以下步骤：S1、将配方量的锡、钛、碲、镓添加到坩埚炉中，在氮气氛围下加热至高温进行熔化，并机械搅拌混合均匀，制备成锡钛碲镓合金，冷却制备成颗粒状锡钛碲镓合金块，其中，
配方量的锡、钛、碲、镓进行熔化的温度为1600～1800℃；S2、将配方量的铅锭加入到合金炉中加热熔化，继续升温开启搅拌，加入颗粒状锡钛碲镓合金块，继续搅拌至颗粒状锡钛碲镓合金块完全熔化后，再继续搅拌使其混合均匀，其中，升温后的温度为600～700℃，搅拌的时间为20～60min；S3、降温后，将合金液注入焊条模具中，制备成焊料条，其中，降温后的温度为400～450℃。
[0009]第三方面，本专利技术提供了上述焊料合金在蓄电池内部焊接中的应用。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术的焊料合金由0.1～0.5%钛、0.05～0.2%碲、0.01～0.15%镓、1.0～2.0%锡和余量铅组成，合金成本较低，且钛、碲、镓、锡和铅各组分互相配合，大幅度地提高了合金的机械强度和耐腐蚀性，且在合金表面可快速形成致密的钝化层，即使极柱和过桥的根部因振动形成了毛细裂纹，也不会发生严重的电化学腐蚀，同时，在极耳一般采用铅钙合金、铅钙锡铝合金、铅钙稀土合金、铅锑合金制备而成，极柱一般采用铅锡合金或铅锑合金制备而成的情况下，能够有效改善该焊料合金与极板的极耳及极柱的焊接相容性，采用该焊料合金进行蓄电池的极板的极耳、极柱和过桥的串并联焊接，可使各连接点焊接良好，有效减缓蓄电池在高频率的震动条件下极柱及过桥的受力，最终大幅度地提高蓄电池的耐震动性能，该焊料合金在蓄电池的内部焊接领域具有广泛技术应用与市场前景；2.本专利技术中先将锡、钛、碲、镓先在坩埚炉中制备成颗粒状锡钛碲镓合金块，作为母合金，再将母合金添加到熔化的铅液中，制备成焊料条，其解决了钛的熔点较高，直接加入到熔化的铅液中较难熔化且能耗较高的问题，方便了该焊料合金的制备，减少了能耗，有效地降低了该焊料合金在制备中的成本投入。
具体实施方式
[0011]为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术作进一步详述。
[0012]钛、碲、镓、锡和铅均为市售原料。
[0013]实施例1焊料合金的制备：S1、按钛0.3%、碲0.15%、镓0.10%、锡1.6%、以及铅97.85%进行配料；S2、将配方量的锡、钛、碲、镓添加到坩埚炉中，在氮气氛围下加热至1600～1800℃进行熔化，并机械搅拌混合均匀，制备成锡钛碲镓合金，冷却制备成颗粒状锡钛碲镓合金块；S3、将配方量的铅锭加入到合金炉中加热熔化，继续升温至600～700℃，开启搅拌，加入颗粒状锡钛碲镓合金块，继续搅拌至颗粒状锡钛碲镓合金块完全熔化后，再继续搅拌20～60min，使其混合均匀；S4、降温至400～450℃，将合金液注入焊条模具中，制备成焊料条。
[0014]实施例2焊料合金的制备：本实施例的制备方法与实施例1一致，仅配方量不同，即：钛0.1%，碲0.18%，镓0.15%，锡2.0%，铅97.57%。
[0015]实施例3焊料合金的制备：本实施例的制备方法与实施例1一致，仅配方量不同，即：钛0.5%，碲0.12%，镓0.01%，锡1.0%，铅98.37%。
[0016]实施例4焊料合金的制备：本实施例的制备方法与实施例1一致，仅配方量不同，即：钛0.3%，碲0.2%，镓0.01%，锡1.0%，铅98.49%。
[0017]实施例5焊料合金的制备：本实施例的制备方法与实施例1一致，仅配方量不同，即：钛0.4%，碲0.05%，镓0.08%，锡1.6%，铅97.87%。
[0018]将实施例1～5制备的焊料合金与市售含锡焊料合金（常用合金），按照如下方法进行耐腐蚀性测试：首先，将待测试的焊料合金制作成长*宽*厚=100mm*50mm*2mm的待测电极片，将电解铅做成长*宽*厚=100mm*50mm*2mm的辅助电极片，在电解槽中加入密度为1.35g/ml的稀硫酸电解液；然后，将待测电极片作为阳极没入稀硫酸电解液中，与电源正极连接，将辅助电极片作为阴极没入稀硫酸电解液中，与电源负极连接后，电源输出3A电流，连续进行电化学腐蚀测试240h；最后，测试完后，将测试完的待测电极片表面的腐蚀层用糖碱水清理干净后，称量重量，计算试验前后重量损失百分比，最终的测试数据如表1所示：表1。
[0019]将实施例1～5制备的焊料合金和市售含锡焊料合金（常用合金）分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焊料合金，其特征在于，由以下重量百分比的组分制备而成：钛0.1～0.5%，碲0.05～0.2%，镓0.01～0.15%，锡1.0～2.0%，其余为铅。2.根据权利要求1所述的一种焊料合金，其特征在于，由以下重量百分比的组分制备而成：钛0.3%，碲0.15%，镓0.10%，锡1.6%，其余为铅。3.权利要求1～2任一项所述的一种焊料合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将配方量的锡、钛、碲、镓添加到坩埚炉中，在氮气氛围下加热至高温进行熔化，并机械搅拌混合均匀，制备成锡钛碲镓合金，冷却制备成颗粒状锡钛碲镓合金块；S2、将配方量的铅锭加入到合金炉中加热熔化，继续升温开启搅拌，加入颗粒状锡钛碲镓合金块，继...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海涛，沈煜婷，李博洋，
申请(专利权)人：江苏海瑞电源有限公司，
类型：发明
国别省市：