JPH08187590A - 鉛無含有半田合金 - Google Patents

鉛無含有半田合金

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JPH08187590A
JPH08187590A JP7056691A JP5669195A JPH08187590A JP H08187590 A JPH08187590 A JP H08187590A JP 7056691 A JP7056691 A JP 7056691A JP 5669195 A JP5669195 A JP 5669195A JP H08187590 A JPH08187590 A JP H08187590A
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    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 Ａｇ：１〜４重量％を含有し、Ｂｉ，Ｉｎの
少なくとも１種を下記判別式（１）のＡの値が５．００
以上、判別式（２）のＢの値が６．９０以下となる量で
含有し、残部Ｓｎからなる鉛無含有半田合金。 Ａ＝〔Ａｇwt%〕＋１．２３〔Ｂｉwt%〕＋０．５２〔Ｉ
ｎwt%〕…(1) Ｂ＝〔Ａｇwt%〕＋１．１９〔Ｂｉwt%〕＋０．５０〔Ｉ
ｎwt%〕…(2) 【効果】 本発明によれば、環境汚染を引き起こす鉛あ
るいはカドミウム等を含有せずして従来のＰｂ−Ｓｎ半
田合金並みの機械的特性、すなわち引張強度及び伸び値
を得ることができる半田合金が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は従来の鉛−錫からなる半
田合金並みの機械的特性を有する鉛無含有の半田合金に
関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】従来、半田合金として
は、Ｐｂ−Ｓｎの共晶組成付近の合金が代表的なものと
して周知である。あるいはまた、Ｐｂ−Ｓｎの共晶半田
よりも強度を高めたＺｎ−Ｃｄからなる合金等も知られ
ている。しかしながら、前者の半田は鉛の有害性が問題
となっており、また後者の半田はカドミウム蒸気の作業
者への悪影響等が問題となっており、近年の環境問題を
解消し得ないものであった。
【０００３】そこで、半田合金として有害なＰｂあるい
はＣｄ等を含まない亜鉛、錫系半田合金が提案されてい
る。例えば３．５Ａｇ−Ｓｎ半田合金があるが、この半
田合金は伸びはあるものの、引張強度が低いという問題
点を有するものであった。このように従来の半田合金で
はＰｂ−Ｓｎ半田合金並みの機械的特性が出ず、有害な
ＰｂあるいはＣｄ等を含まずに機械的特性、特に引張強
度及び伸び値が共に実際の半田作業に際して十分満足し
得る程度に高い半田合金が望まれている現状に有る。
【０００４】本発明は、上記現状に鑑み、有害な鉛等を
含まず、しかも引張強度、伸びが共にＰｂ−Ｓｎ半田合
金並みに優れた半田合金を提供することを目的とする。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】本発明の半田合金は、
Ａｇ：１〜４重量％を含有し、Ｂｉ，Ｉｎの少なくとも
１種を下記判別式（１）のＡの値が５．００以上、判別
式（２）のＢの値が６．９０以下となる量で含有し、残
部Ｓｎからなる鉛無含有半田合金により前記課題を達成
したものである。 Ａ＝〔Ａｇwt%〕＋１．２３〔Ｂｉwt%〕＋０．５２〔Ｉｎwt%〕…（１） Ｂ＝〔Ａｇwt%〕＋１．１９〔Ｂｉwt%〕＋０．５０〔Ｉｎwt%〕…（２）
【０００６】本発明では、Ｓｎをベースとし、Ａｇ，Ｂ
ｉ，Ｉｎの添加含有量を判別式（１）及び（２）のＡ，
Ｂの値がそれぞれ５．００以上、及び６．９０以下とな
るような量で添加含有せしめたため、引張強度が４．０
kgf/mm2以上、伸びが３０％以上となり、従来のＰｂ−
Ｓｎ半田合金並みに優れた特性が得られる。
【０００７】本発明おいて、銀は少量含有されることに
より、耐熱性を向上させる効果が有り、さらには溶融点
が下がり、強度、半田の広がり性が増し、光沢が良くな
る。そのためには１wt%以上の含有が適当であり、一方
銀は高価であることからその上限は４wt%とする。その
他の添加元素であるＢｉ，Ｉｎは上記Ａｇ含有量のもと
において、本発明で目的とするＰｂ−Ｓｎ半田合金並み
の優れた特性である引張強度が４．０kgf/mm2以上、伸
びが３０％以上を満足するためには、１〜４wt%の銀含
有量範囲内のうち１wt%、２wt%、３wt%、４wt%における
Ｂｉ及びＩｎの含有量が図１〜図４の斜線内に入るよう
に調整する。これら図１〜図４の関係を判別式(1)及び
(2)のように表わした場合、式(1)のＡの値が５．００以
上、式(2)のＢの値が６．９０以下として示すことがで
きる。すなわち、判別式（１）のＡの値が５．００未満
では４．０kgf/mm2以上の引張強度がでず、また判別式
（２）のＢの値が６．９０を越えると３０％以上の伸び
が得られない。これら判別式（１）は図３の下方境界領
域を示す直線そして判別式（２）は図３の上方境界領域
を示す直線を式で表したものである。
【０００８】本発明において、Ｂｉ及びＩｎはいずれか
一種又は二種を添加する。すなわち本発明合金は、Ｓｎ
−Ａｇ−Ｂｉ系及びＳｎ−Ａｇ−Ｉｎ系の三元合金と、
Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ系の四元合金からなる。以下に
は本発明に係るそれぞれの三元合金及び四元合金におけ
る具体的な添加元素量につき説明する。
【０００９】Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系三元合金の場合、Ｉｎ
含有量が０であるから、判別式（１）及び（２）はそれ
ぞれ、 Ａ＝Ａｇ＋１．２３Ｂｉ…(1)' Ｂ＝Ａｇ＋１．１９Ｂｉ…(2)' となり、これを解いてＢｉの含量は ０．８１＜Ｂｉ＜
６．４となる。この合金におけるＢｉの含有量が０．８
１％以下では引張強度が４．０kgf/mm2以上にはならな
くなり、６．４％以上では伸び値が３０％を下回ってし
まう。
【００１０】次にＳｎ−Ａｇ−Ｉｎ系の三元合金の場
合、、Ｂｉ含有量が０であるから、判別式（１）及び
（２）はそれぞれ、 Ａ＝Ａｇ＋０．５２Ｉｎ…(1)” Ｂ＝Ａｇ＋０．５０Ｉｎ…(2)” となり、これを解いてＩｎの含有量は １．９＜Ｉｎ＜
１２となる。この合金におけるＩｎの含有量が１．９％
以下では引張強度が４．０kgf/mm2以上にはならなくな
り、１２％以上では伸び値が劣化し、３０％を下回って
しまう。なお、Ｉｎが高価であることからその上限は
４．０％未満とすることが好ましい。
【００１１】また、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系の四元合
金においては上記と同様に判別式（１）及び（２）を解
くと、Ｂｉ含有量は ０．８１〜５．０％、Ｉｎ含有量
は１．９〜１２％となる。
【００１２】以下に実施例を示す。
【００１３】
【実施例】Ｓｎ，Ａｇ，Ｂｉ，Ｉｎ，Ｐｂを表１の組成
表に示した組成となるように総重量で１０ｋｇひょう量
し、黒鉛ルツボを使用して大気中で電気炉にて溶解し
た。溶解温度は３００℃とし、完全に各金属が溶解した
後、重力偏析をなくすために、十分に撹拌し、１５０×
６０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの内寸法、鋳型厚み１０ｍｍ
の金型に鋳造した。得られた鋳物の下部より、ＪＩＳ４
号試験片を機械加工により採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４１
に準じた試験方法により、引張強度及び伸び値を測定し
た。それらの結果を表１に示す。なお、比較のため、Ｐ
ｂ−Ｓｎ共晶半田合金と３．５Ａｇ−Ｓｎ半田合金の特
性も併せて表１に示した。
【００１４】
【表１】
【００１５】表１より、本発明組成範囲の半田合金はそ
れらの機械的強度が４．０kgf/mm2以上、伸び値が３０
％以上の値が得られ、初期の課題を達成し得るものであ
った。
【００１６】
【発明の効果】以上のような本発明によれば、環境汚染
を惹起する鉛あるいはカドミウム等を含有せずして従来
のＰｂ−Ｓｎ半田合金並みの機械的特性、すなわち引張
強度及び伸び値を得ることができる半田合金が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半田合金におけるＡｇ:１wt%のと
き（残部Ｓｎ）のＩｎ及びＢｉの添加量の関係図であ
る。
【図２】本発明に係る半田合金におけるＡｇ:２wt%のと
き（残部Ｓｎ）のＩｎ及びＢｉの添加量の関係図であ
る。
【図３】本発明に係る半田合金におけるＡｇ:３wt%のと
き（残部Ｓｎ）のＩｎ及びＢｉの添加量の関係図であ
る。
【図４】本発明に係る半田合金におけるＡｇ:４wt%のと
き（残部Ｓｎ）のＩｎ及びＢｉの添加量の関係図であ
る。
【表１】
【表１】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ａｇ：１〜４重量％を含有し、Ｂｉ，Ｉ
    ｎの少なくとも１種を下記判別式（１）のＡの値が５．
    ００以上、判別式（２）のＢの値が６．９０以下となる
    量で含有し、残部Ｓｎからなる鉛無含有半田合金。 Ａ＝〔Ａｇwt%〕＋１．２３〔Ｂｉwt%〕＋０．５２〔Ｉｎwt%〕…(1) Ｂ＝〔Ａｇwt%〕＋１．１９〔Ｂｉwt%〕＋０．５０〔Ｉｎwt%〕…(2)
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