CN103028862A

CN103028862A - 用于将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的焊剂及工艺

Info

Publication number: CN103028862A
Application number: CN2011102937602A
Authority: CN
Inventors: 周立; 胡晓斌; 姜永泽; 仇春松
Original assignee: Jiangsu Skyray Instrument Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Skyray Instrument Co Ltd
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: CN103028862B

Abstract

本发明公开了用于将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的焊剂及工艺。其中，焊剂包括焊丝和前焊剂，焊丝含有95～98wt％的锡、1～4wt％的银和0.5～2wt％的铜，前焊剂包括用于喷涂在所述固定板上的3～10wt％磷酸水溶液和用于喷涂在所述六级杆上的5～15wt％氯化锌水溶液。该工艺包括以下步骤：a)用前焊剂分别对所述六级杆和固定板进行预处理，所述前焊剂包括用于喷涂在所述固定板上的3～10wt％磷酸水溶液和用于喷涂在所述六级杆上的5～15wt％氯化锌水溶液；b)使用焊丝并通过软钎焊工艺将预处理后所述六级杆焊接在所述固定板上，所述焊丝含有95～98wt％的锡、1～4wt％的银和0.5～2wt％的铜；以及c)焊接后，先用2％盐酸溶液洗涤所述六级杆，再用纯净水清洗所述六级杆和所述固定板。

Description

用于将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的焊剂及工艺

技术领域

本发明涉及质谱仪的制造领域，尤其涉及一种用于将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的焊剂及工艺。

背景技术

质谱仪是一种用于检测样品化学成分的高灵敏度、高分辨率和高特异性的分析仪器。它首先将样品转换成气态离子，然后通过电场或磁场将该离子按照质荷比(m/z)的大小进行分离，再测量出相应离子的强度，最后形成质谱图。根据质谱图，我们可以定性或定量地得到样品的化学组成。

其中，六级杆是质谱仪的重要组成部分，其作用是：在电场和流体场(常用高纯氩气)的共同作用下，低能量的离子束穿过六级杆，径向运动的趋势受到抑制，大多数离子运动被会聚于轴线方向，显著地提高了离子的传输效率，这个现象又被称为碰撞聚焦。其中，提高六级杆内部的气体压力和工作电压，可以碎裂分子，以获得其结构信息，这个现象又被称为碰撞诱导解离。

考虑到钨具有硬度高、熔点高、热膨胀系数小、加工后残余应力小的特点，能保证圆柱杆的直线度和圆度，因此用来制作六级杆的圆柱杆材料通常为钨，为了提高其导电性，在钨杆的表面通常镀有金。而作为六级杆的固定板，从成本及耐用性等方面考虑通常选择不锈钢。

现有的方法通常采用熔焊焊接将六级杆焊接在固定板上。然而，熔焊焊接容易导致钨杆焊接变形甚至焊接脱落。

因此，如何制造合格的六级杆，是质谱仪国产化的重点和难点之一。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，其目的在于提出能够实现焊接不飞溅、无焊缝、具有合适的焊接强度、变形量低且真空兼容性高的用于将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的焊剂及工艺工艺。

为此，本发明一方面提出了一种用于将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的焊剂。

根据本发明实施例的用于将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的焊剂，该焊剂包括焊丝和前焊剂，所述焊丝含有95～98wt％的锡、1～4wt％的银和0.5～2wt％的铜，所述前焊剂包括用于喷涂在所述固定板上的3～10wt％磷酸水溶液和用于喷涂在所述六级杆上的5～15wt％氯化锌水溶液。

根据本发明实施例的用于将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的焊剂，在焊接质谱仪的六级杆时，由于其中的焊丝的成分对不锈钢(固定板材料)和镀金钨杆(六级杆材料)的润湿性良好，因此焊接强度适度，且具有焊接不飞溅、无焊缝、变形量低且真空兼容性高等特点。此外，由于前焊剂可以起到清除被焊接部件表面的氧化物及其它杂质并以液态薄膜的形式覆盖在被焊接部件表面，从而隔离空气起到保护液态焊料及焊件不被氧化、改善液态焊料对工件金属的浸润性，增大焊料的填充能力。

根据本发明的一些实施例，所述焊丝含有96.5wt％的锡、3.0wt％的银和0.5wt％的铜。

根据本发明的一些实施例，所述磷酸水溶液的浓度为5wt％，所述氯化锌水溶液的浓度为10wt％。

本发明另一方面提出了一种将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的工艺。

根据本发明的将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的工艺，包括以下步骤：a)用前焊剂分别对所述六级杆和固定板进行预处理，所述前焊剂包括用于喷涂在所述固定板上的3～10wt％磷酸水溶液和用于喷涂在所述六级杆上的5～15wt％氯化锌水溶液；b)使用焊丝并通过软钎焊工艺将预处理后所述六级杆焊接在所述固定板上，所述焊丝含有95～98wt％的锡、1～4wt％的银和0.5～2wt％的铜；以及c)焊接后，先用2wt％盐酸溶液洗涤所述六级杆，再用纯净水清洗所述六级杆和所述固定板。

根据本发明的将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的工艺，除了操作很方便之外，由于采用了本发明第一方面实施例的焊丝，因此具有焊接不飞溅、无裂缝、合适的焊接强度(抗剪强度31MPa以上)、低变形量、高导电性等特点。此外，经焊接的六级杆具有高真空兼容性，可以在真空度1E-6mbar以上的环境下工作。

根据本发明的一些实施例，所述磷酸水溶液的浓度为5wt％，所述氯化锌水溶液的浓度为10wt％。根据本发明的一些实施例，所述步骤b)中，使用电烙铁对所述焊丝进行加热至预定温度。

根据本发明的一些实施例，所述预定温度为200～280℃。

根据本发明的一些实施例，所述预定温度为250℃。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的工艺的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1描述将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的工艺。

根据本发明的将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的工艺，所述六级杆为钨杆，所述固定板由不锈钢制成，包括以下步骤：

a)用前焊剂分别对所述六级杆和固定板进行预处理，所述前焊剂包括用于喷涂在所述固定板上的3～10wt％磷酸水溶液和用于喷涂在所述六级杆上的5～15wt％氯化锌水溶液。

由于前焊剂可以起到清除被焊接部件(即六级杆和固定板)表面的氧化物及其它杂质并以液态薄膜的形式覆盖在被焊接部件表面，从而隔离空气起到保护液态焊料及焊件不被氧化、改善液态焊料对工件金属的浸润性，增大焊料的填充能力。

b)使用焊丝并通过软钎焊工艺将预处理后所述六级杆焊接在所述固定板上，所述焊丝含有95～98wt％的锡、1～4wt％的银和0.5～2wt％的铜。

考虑到形成六级杆的钨的熔点3380℃，而形成固定板的不锈钢的熔点为1398～1420℃，采用熔焊焊接的话则变形性太大，在本发明中，引入软钎焊技术进行焊接。

其中，可以使用电烙铁对焊丝进行加热至预定温度，所述预定温度优选为200～280℃，更优选为250℃。

c)焊接后，先用2wt％盐酸溶液洗涤所述六级杆，再用纯净水清洗所述六级杆。由于在焊接前使用了前焊剂进行处理，因此在焊接后需要对焊接部位进行清洗。本发明优选先用2wt％盐酸溶液洗涤所述六级杆，再用纯净水清洗所述六级杆。

另外，清洗后，为了快速干燥，可以将六级杆和固定板放在烤箱中干燥。例如，烤箱温度可以设定为120℃左右，烘烤20分钟。

下面详细描述根据本发明实施例的用于将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的焊剂。

根据本发明实施例的用于将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的焊剂包括焊丝和前焊剂，所述焊丝含有95～98wt％的锡、1～4wt％的银和0.5～2wt％的铜，所述前焊剂包括用于喷涂在所述固定板上的3～10wt％磷酸水溶液和用于喷涂在所述六级杆上的5～15wt％氯化锌水溶液。根据本发明实施例的用于将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的焊剂，在焊接质谱仪的六级杆时，由于其中的焊丝的成分对不锈钢(固定板材料)和镀金钨杆(六级杆材料)的润湿性良好，因此焊接强度适度，且具有焊接不飞溅、无焊缝、变形量低且真空兼容性高等特点。此外，由于前焊剂可以起到清除被焊接部件表面的氧化物及其它杂质并以液态薄膜的形式覆盖在被焊接部件表面，从而隔离空气起到保护液态焊料及焊件不被氧化、改善液态焊料对工件金属的浸润性，增大焊料的填充能力。经试验确认，使用含有96.5wt％的锡、3.0wt％的银和0.5wt％的铜的焊丝所得到的强度、真空兼容性等方面尤其优越。

而为了达到更好的清洗效果，优选所述磷酸水溶液的浓度为5wt％，所述氯化锌水溶液的浓度为10wt％。

下面，作为参考给出具体实施例。

实施例

焊接方法：软钎焊

焊接设备：Welle电烙铁(型号：W100P)

焊接温度：250℃

焊料：Sn 96.5wt％，Ag 3.0wt％，Cu 0.5wt％。

前焊剂：5wt％磷酸水溶液，10wt％氯化锌水溶液。其中磷酸具有清洗不锈钢表面的作用，而氯化锌水溶液具有清洗镀金钨杆表面的作用。

首先，将电烙铁调温至250℃。

接着，用磷酸水溶液喷淋不锈钢(即固定板)表面、用氯化锌水溶液喷淋镀金钨杆(即六级杆)表面。

接下来，分别把经喷淋处理过的六级杆钨杆和固定板安装到治具上，并用电烙铁把焊丝熔融在六级杆和固定板的连接处。

待冷却后用，先用2％盐酸溶液洗涤，再用纯净水清洗六级杆。此后，将六级杆放在烤箱中干燥。(烤箱温度设定为120℃，烘烤20分钟。)

在焊接过程中，未发现飞溅，且焊接无裂缝。经测试，焊接部的抗剪强度达到31MPa以上，且在真空度1E-6mbar以上的高环境下未发现破损。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种用于将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的焊剂，其特征在于，包括焊丝和前焊剂，所述焊丝含有95～98wt％的锡、1～4wt％的银和0.5～2wt％的铜，

所述前焊剂包括用于喷涂在所述固定板上的3～10wt％磷酸水溶液和用于喷涂在所述六级杆上的5～15wt％氯化锌水溶液。

2.根据权利要求1所述的用于将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的焊剂，其特征在于，所述焊丝含有96.5wt％的锡、3wt％的银和0.5wt％的铜。

3.根据权利要求1所述的用于将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的焊剂，其特征在于，所述磷酸水溶液的浓度为5wt％，所述氯化锌水溶液的浓度为10wt％。

4.一种将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的工艺，所述六级杆为钨杆，所述固定板由不锈钢制成，其特征在于，包括以下步骤：

a)用前焊剂分别对所述六级杆和固定板进行预处理，所述前焊剂包括用于喷涂在所述固定板上的3～10wt％磷酸水溶液和用于喷涂在所述六级杆上的5～15wt％氯化锌水溶液；

b)使用焊丝并通过软钎焊工艺将预处理后所述六级杆焊接在所述固定板上，所述焊丝含有95～98wt％的锡、1～4wt％的银和0.5～2wt％的铜；以及

c)焊接后，先用2％盐酸溶液洗涤所述六级杆，再用纯净水清洗所述六级杆和所述固定板。

5.根据权利要求4所述的将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的工艺，其特征在于，所述磷酸水溶液的浓度为5wt％，所述氯化锌水溶液的浓度为10wt％。

6.根据权利要求4所述的将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的工艺，其特征在于，所述焊丝含有96.5wt％的锡、3wt％的银和0.5wt％的铜。

7.根据权利要求4所述的将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的工艺，其特征在于，在所述步骤b)中，使用电烙铁对所述焊丝进行加热至预定温度。

8.根据权利要求7所述的将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的工艺，其特征在于，所述预定温度为200～280℃。

9.根据权利要求8所述的将质谱仪的六级杆焊接在固定板上的工艺，其特征在于，所述预定温度为250℃。