CN103100805A - 一种高纯净无铅焊料的制备方法 - Google Patents

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白海龙
刘宝权
张剑林
赵玲彦
汪洋
古列东
秦俊虎
吕金梅
黄迎红
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Abstract

本发明属于电子行业软钎焊所用软钎焊料领域，尤其涉及一种高纯净无铅焊料的制备方法。本发明的方案是：采用熔炼炉熔化锡及合金物料，在熔炼炉中进行脱气-除渣-搅拌-抗氧化调质-微量元素添加的无铅焊料熔体净化及调质处理工艺，完成后将锡液导入保温炉，进一步脱气-除渣-搅拌-静置-过滤，获得高纯净无铅焊料合金，再将合金液流入连续铸挤机的轮槽中，在铸挤轮的冷却作用下形成固态，在轮槽的摩擦力作用下挤出模具而成型，制备出高纯净无铅焊料铸挤条。本发明的产品一致性好、成分均匀，氧含量低，产渣率低，同等条件下，产品产渣率可降低到2%以下。

Description

一种高纯净无铅焊料的制备方法
技术领域
本发明属于电子行业软钎焊所用软钎焊料领域，尤其涉及一种高纯净无铅焊料的制备方法。
背景技术
目前用于电子行业的锡基钎料产品的制备方法无外乎两种，一种是浇注法，一种是挤压法。常规挤压方式需要熔炼、铸锭、切头、铣面、挤压等。挤压过程中，锭与锭接头处是一薄弱环节，易造成断口，挤压过程中，挤压锭表面需涂少量润滑油，易造成组织内部缺陷。由于需经过熔炼、铸锭等工艺条件，熔炼、铸锭的一致性条件很难控制，也会造成后续挤压工艺的不一致性。浇注法大部分是人工浇注，即操作人员用容器在锡液表面将锡舀出再注入模具中，冷却过程完全暴露在空气中进行，一方面锡液静置后气体和杂质会上浮到液体表面，采用表面取液体的方式不可避免地将气体和杂质混入了产品中，另一方面产品的冷却过程暴露在空气中，产品表面会产生新的氧化膜，从而导致产品的氧含量升高，不利于后续的使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种高纯净无铅焊料的制备方法，产品一致性好、成分均匀，氧含量低，产渣率低，同等条件下，产品产渣率可降低到2%以下。
实现本发明目的所采取的技术方案是：采用熔炼炉熔化锡及合金物料，在熔炼炉中进行脱气-除渣-搅拌-抗氧化调质-微量元素添加的无铅焊料熔体净化及调质处理工艺，完成后将锡液导入保温炉，进一步脱气-除渣-搅拌-静置-过滤，获得高纯净无铅焊料合金，再将合金液流入连续铸挤机的轮槽中，在铸挤轮的冷却作用下形成固态，在轮槽的摩擦力作用下挤出模具而成型，制备出高纯净无铅焊料铸挤条。
本发明所述高纯净无铅焊料的制备方法具体包括以下步骤。
在熔炼炉中进行熔体净化及调质处理工艺的具体方法是，将配好的锡及合金料放入熔炼炉中，熔炼炉温度升到310～340℃后，进行搅拌处理，搅拌过程中，将0.15～0.25Mpa的氮气和占熔体总重0.1～0.2%的六氯乙烷精炼剂吹入熔炼炉中锡合金液中，搅拌器转速为25～30转/分钟，并不断调整搅拌器的位置，进行除渣、除气处理；根据需要添加抗氧化元素及焊料专用的微量元素，大部分以中间合金的形式添加，进行调质处理工艺，精炼、调质处理时间30～40min，然后静置20min，降温到280～310℃后将表面渣捞走。
在保温炉中进行处理的具体方法是，保温炉温度控制在270～290℃，进行搅拌处理，并通入0.07～0.12Mpa的氮气，搅拌器转速为15～20转/分钟，持续搅拌，每隔7～8h进行一次捞渣处理。
在保温炉的下部安装有陶瓷过滤板，使锡合金液经过滤板过滤后经导流管及流量控制阀流入连续铸挤机的轮槽中，导流管与铸挤机连接处用氮气保护，导流管密闭、保温处理，与空气隔绝。
在连续铸挤机中操作的具体方法为，启动连续铸挤机，开始转动铸挤轮，转速控制在12～15转/分钟，调整挤压靴的压紧螺丝，控制挤压靴与铸挤轮的间隙，达到挤出与流入的动平衡状态，同时调节铸挤轮的冷却水流量，液态金属被导入铸挤轮的沟槽与槽封块形成的挤压型腔中，在铸挤轮槽与坯料之间摩擦作用下使料充满挤压型腔，调节挤压腔处的冷却水流量，使挤压腔的料温稳定地控制在120～150℃，同时调节挤压模具的冷却水流量，使挤出所获得制品达到镜面要求，挤出制品温度控制在60～90℃。
与现有工艺技术相比，具有以下优点。
1）无铅焊料的制备通常有两大步：首先熔炼制备中间合金，然后制备无铅焊料。本项目采用“脱气-除渣-搅拌-抗氧化调质处理-微量元素添加”及“脱气-除渣-搅拌-过滤”精炼及调质处理工艺制备高纯净无铅焊料，不同于现有工艺技术，避免了浇铸法、挤压法等劳动强度大，生产效率低，表面氧化严重，产品一致性差及油污、孔隙、气泡、夹裹氧化皮等缺陷。
2）本项目采用连续铸挤加工成型无铅焊料，实现了液态金属直接挤压成型，使产品一致性好、成分均匀，渣率低，氧含量低，表面为镜面。
通过本发明所述方法，可实现高纯净无铅焊料的生产。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方案
实施例1：将配好的SnAg0.3Cu0.7放入熔炼炉中，熔炼炉温度升到330℃后，将氮气（0.2MPa）和占熔体总重0.1～0.2%的六氯乙烷精炼剂吹入SnAg0.3Cu0.7合金溶液中进行搅拌、除渣、除气精炼处理，精炼时间40min，后静置20min，表面渣捞处理，后降温到280～310℃；将精炼后的锡合金液导入保温炉中，保温炉温度控制在270～290℃，并通入氮气（0.1MPa）进行搅拌、除渣、除气精炼处理，搅拌时间为持续作业；锡合金液经陶瓷过滤板流出，并流入连续铸挤机的轮槽中，转速控制在12～15转/分钟，调节挤压靴与铸挤轮的间隙及调节铸挤轮、挤压型腔挤压模具的冷却水流量，在挤压轮槽与坯料之间摩擦作用下使料充满挤压型腔，挤压腔的料温稳定地控制在120～150℃，并挤出镜面要求的制品，挤出制品温度控制在60～90℃，经冷却、热风吹干，冲裁成成品。由此生产出的SnAg0.3Cu0.7无铅焊料表面为镜面，氧含量8ppm，经8小时温度260℃的波峰焊渣率测试，产渣率为1.7%。
实施例2：将配好的SnAg3.0Cu0.5放入熔炼炉中，熔炼炉温度升到320℃后，将氮气（0.2MPa）和占熔体总重0.1～0.2%的六氯乙烷精炼剂吹入SnAg3.0Cu0.5合金溶液中进行搅拌、除渣、除气精炼处理，精炼时间40min，后静置20min，表面渣捞处理，后降温到280～310℃；将精炼后的锡合金液导入保温炉中，保温炉温度控制在270～290℃，并通入氮气（0.1MPa）进行搅拌、除渣、除气精炼处理，搅拌时间为持续作业；锡合金液经陶瓷过滤板流出，并流入连续铸挤机的轮槽中，转速控制在12～15转/分钟，调节挤压靴与铸挤轮的间隙及调节铸挤轮、挤压型腔挤压模具的冷却水流量，在挤压轮槽与坯料之间摩擦作用下使料充满挤压型腔，挤压腔的料温稳定地控制在120～150℃，并挤出镜面要求的制品，挤出制品温度控制在60～90℃，冷却、热风吹干，冲裁成成品。由此生产出的SnAg3.0Cu0.5无铅焊料表面为镜面，氧含量6ppm，经8小时温度260℃的波峰焊渣率测试，产渣率为1.5%。
实施例3：将配好的SnCu0.7放入熔炼炉中，熔炼炉温度升到340℃后，将氮气（0.2MPa）和占熔体总重0.1～0.2%的六氯乙烷精炼剂吹入SnCu0.7合金溶液中进行搅拌、除渣、除气精炼处理，精炼时间40min，后静置20min，表面渣捞处理，后降温到280～310℃；将精炼后的锡合金液导入保温炉中，保温炉温度控制在270～290℃，并通入氮气（0.1MPa）进行搅拌、除渣、除气精炼处理，搅拌时间为持续作业；锡合金液经陶瓷过滤板流出，并流入连续铸挤机的轮槽中，转速控制在12～15转/分钟，调节挤压靴与铸挤轮的间隙及调节铸挤轮、挤压型腔挤压模具的冷却水流量，在挤压轮槽与坯料之间摩擦作用下使料充满挤压型腔，挤压腔的料温稳定地控制在120～150℃，并挤出镜面要求的制品，挤出制品温度控制在60～90℃，经冷却、热风吹干，冲裁成成品。由此生产出的SnCu0.7无铅焊料表面为镜面，氧含量9ppm，经8小时温度260℃的波峰焊渣率测试，产渣率为1.8%。
以上实施例只是本发明制备方法的个例，本发明还可适用于其它合金成分高纯净无铅焊料的制备。

Claims (5)

1.一种高纯净无铅焊料的制备方法，包括以下步骤：采用熔炼炉熔化锡及合金物料，在熔炼炉中进行脱气-除渣-搅拌-抗氧化调质-微量元素添加的无铅焊料熔体净化及调质处理工艺，完成后将锡液导入保温炉，进一步脱气-除渣-搅拌-静置-过滤，获得高纯净无铅焊料合金，再将合金液流入连续铸挤机的轮槽中，在铸挤轮的冷却作用下形成固态，在轮槽的摩擦力作用下挤出模具而成型，制备出高纯净无铅焊料铸挤条。
2.按照权利要求1所述的高纯净无铅焊料的制备方法，其特征是：在熔炼炉中进行熔体净化及调质处理工艺的具体方法是，将配好的锡及合金料放入熔炼炉中，熔炼炉温度升到310～340℃后，进行搅拌处理，搅拌过程中，将0.15～0.25Mpa的氮气和占熔体总重0.1～0.2%的六氯乙烷精炼剂吹入熔炼炉中锡合金液中，搅拌器转速为25～30转/分钟，并不断调整搅拌器的位置，进行除渣、除气处理；根据需要添加抗氧化元素及焊料专用的微量元素，大部分以中间合金的形式添加，进行调质处理工艺，精炼、调质处理时间30～40min，然后静置20min，降温到280～310℃后将表面渣捞走。
3.按照权利要求2所述的高纯净无铅焊料的制备方法，其特征是：在保温炉中进行处理的具体方法是，保温炉温度控制在270～290℃，进行搅拌处理，并通入0.07～0.12Mpa的氮气，搅拌器转速为15～20转/分钟，持续搅拌，每隔7～8h进行一次捞渣处理。
4.按照权利要求3所述的高纯净无铅焊料的制备方法，其特征是，在保温炉的下部安装有陶瓷过滤板，使锡合金液经过滤板过滤后经导流管及流量控制阀流入连续铸挤机的轮槽中，导流管与铸挤机连接处用氮气保护，导流管密闭、保温处理，与空气隔绝。
5.按照权利要求1所述的高纯净无铅焊料的制备方法，其特征是：在连续铸挤机中操作的具体方法为，启动连续铸挤机，开始转动铸挤轮，转速控制在12～15转/分钟，调整挤压靴的压紧螺丝，控制挤压靴与铸挤轮的间隙，达到挤出与流入的动平衡状态，同时调节铸挤轮的冷却水流量，液态金属被导入铸挤轮的沟槽与槽封块形成的挤压型腔中，在铸挤轮槽与坯料之间摩擦作用下使料充满挤压型腔，调节挤压腔处的冷却水流量，使挤压腔的料温稳定地控制在120～150℃，同时调节挤压模具的冷却水流量，使挤出所获得制品达到镜面要求，挤出制品温度控制在60～90℃。
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