1成功大學 材料科學及工程學系 2成功大學奈米科技暨微系統工程研究所 EMD製備之SAC105電池粉末性質分析 陳俊仁1 洪飛義2* 陳立輝1 呂傳盛1 1成功大學 材料科學及工程學系 2成功大學奈米科技暨微系統工程研究所 利用放電加工技術製備粉末是近年被提出的一項低成本、低污染且高效率的製程技術。本研究以銅塊作為正極，Sn-1.0Ag-0.5Cu (SAC105)無鉛銲錫合金為負極，利用放電加工法來製備SAC105合金粉末，SAC105合金在放電過程中先被高溫熔解，再藉由絕緣液體的急速冷卻而形成細小的切屑。藉由DSC及XRD分析得知SAC105之合金粉末在性質上與原材一致，而雷射分析儀測得其粉末粒徑分佈為常態分佈，平均粒徑約在26.1mm，並藉由SEM觀察其粉末形貌，且ESCA及AES結果顯示SAC105合金表面組成為SnO2與SnO，其厚度約為40~50nm。 研究背景 利用放電加工(Electrical Discharge Machining, EDM)方法來製備粉末是近年被提出的一項新製程技術，相較於其他製備合金粉末的方法常需牽涉到複雜或有毒的化學反應，利用放電加工方法來製備粉末是一項具低成本、低污染且高效率等優點的製程技術。 針對目前EDM之相關研究多數是針對硬質材料之移除率及粉末特性做探討，而如無鉛銲錫此類軟質材料並無較深入之研究，因此本研究擬採用EDM之技術製備Sn-1.0Ag-0.5Cu無鉛銲錫合金粉末，並針對其粉末特性作一探討。 實驗方法 本研究以銅塊為電極工具(正極)，Sn-1.0Ag-0.5Cu合金為被加工物(負極)，以去離子水作為絕緣液，利用伺服控制機構控制電極與被加工物靠近至極微小而產生放電現象，被熔融之SAC105合金金屬融湯遇到去離子水迅速冷卻而形成微小的切屑，待其沉澱之後經清洗收集得到SAC105之合金粉末。 再藉由DSC及XRD比較粉末與放電前之原材有無差異。由雷射分析儀量測其粉末粒徑分佈情況，並求得其粉末平均粒徑，再經由SEM觀察粉末形貌，再利用ESCA及AES分析粉末之表面化學組成。 圓球狀粉末 不規則狀粉末 粉末粒徑分析 DSC分析結果 XRD分析結果 放電加工裝置示意圖 ESCA表面分析圖 電極（＋） Cu 試料（－） Sn-1.0Ag-0.5Cu 加工面積 600mm2 加工電流 10A 脈衝時間(tp) 100ms Duty Factor 0.5 放電加工液 去離子水 AES氧化層厚度分析圖 加工參數 結論 經由放電所得之SAC105合金粉末形貌多數為圓球狀，而少部份粉末則因在凝固過程中發生碰撞造成粉末形態為不規則狀。 經由放電所得之SAC105合金粉末之粒徑分佈為常態分佈，其平均粒徑為26.1mm。 由DSC及XRD分析結果顯示經放電所得之SAC105合金粉末與原材的熔點及組成相幾乎一致。 由XRD及ESCA分析結果得知SAC105合金粉末內部幾乎為b-Sn，而在表面則為SnO2及SnO，其氧化層厚度約在40~50nm。 實驗結果 粉末形貌之SEM觀察