CN109108274B - 一种快速高效处理锡基合金球形焊粉返料的方法 - Google Patents
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Abstract
一种快速高效处理锡基合金球形焊粉返料的方法，采用返料处理设备处理锡基合金球形焊粉返料，所述返料处理设备包括安装于超声双层筛分机（1）返料出料口下端的星型给料机（3）、安装于星型给料机出料口的提升式螺旋给料机（4）、设置于螺旋给料机顶部出料口下方的安装在返料炉（5）内的返料罩（6）；在星型给料机的入料口安装料位开关（2），在返料罩顶部设置有充氮口（9）、压力传感器（8）、排气口（11）；在返料炉内底部设置有搅拌叶轮（14）。本发明可以直接连接生产锡基合金球形焊粉的末端超声双层筛分机，实现快速高效的返料粉处理，操作简单，返料处理速度与筛分机返料出料速度匹配联动，及时高效的熔炼返料粉，且无粉尘排放。
Description
技术领域
本发明涉及锡基合金球形焊粉生产设备及工艺技术领域
背景技术
锡基合金球形焊粉材料是电子工业不可缺少的连接材料。以焊锡膏为主要连接材料的表面组装技术（STM）的应用，使得电子装联过程可以高效化、微型化，SMT技术已经成为电子组装技术的主流。焊锡膏主要由焊锡粉和助焊膏组成，其中焊锡粉重量比占了88-90%左右，焊锡粉是制备焊锡膏的最主要材料之一，焊粉的一个最主要的品质指标是粉体的粒径分布，即其产品的粒径分布规格，粒径分布只能在一定范围内，超过粒径范围的粉体即为返料粉（规格外粉），以Type4 型号焊粉产品为例其粒径范围规格为20um~38um，生产过程中<20um及>38um即是返料粉，锡基合金球形焊粉通用的生产工艺是雾化制粉-筛分分选，超声双层筛分是普遍的筛分分选工艺，其筛分机安装双层超声筛网，第一层分选出的是粗粉、第二层分选出细粉，中间即为产品，常用的操作工艺为将粗粉、细粉收集在罐内，然后转运至普通熔炉，直接加热熔炼，由于粉体的表面积较大在生产过程中业已氧化，堆积粉体中间有空隙导致传热过慢，普通熔炉加热都是通过炉体传热且敞开熔炼无惰性气体保护，熔炼过程中产生的氧化渣较大，金属损失严重，同时返料粉从超声双层筛分机收集罐转运投料至熔炉过程中也会导致粉尘逸散且操作繁琐，此外熔炼过程为了控制产渣率，通常采用添加还原剂而产生大量的烟尘导致环保压力且污染合金熔液。
发明内容
本发明的目的是解决锡基合金球形焊粉生产过程中产生的返料粉（规格外粉）在熔炼过程中操作繁琐、产渣率高、金属损失大、环保压力大等问题，提供一种与超声双层筛分直接连接、在氮气保护下熔炼，以达到自动快速高效清洁的返料粉处理的设备及方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种锡基合金球形焊粉快速高效返料处理设备，包括安装于生产锡基合金球形焊粉的末端超声双层筛分机返料出料口下端的星型给料机、安装于星型给料机出料口的提升式螺旋给料机、设置于螺旋给料机顶部出料口下方的安装在返料炉内的返料罩；在星型给料机的入料口安装料位开关，用于检测返料粉堆积量并启停控制星型给料机及螺旋给料机；在返料罩顶部设置有带充氮电磁阀的充氮口、压力传感器、带排气电磁阀的排气口；在返料炉内底部设置有由炉外搅拌电机驱动的搅拌叶轮。
本发明设备在排气口设置有过滤器。
采用本发明所述设备快速高效处理锡基合金球形焊粉返料的方法，方法如下：
A．先在返料炉内投入与超声双层筛分机生产的锡基合金球形焊粉产品相同化学成分的合金，开启返料炉加热，投入的合金物料熔化后确保液面高于返料罩底部，待返料炉内锡基合金熔液达到设定值时开启搅拌电机驱动搅拌叶轮转动，同时开启超声双层筛分机进行焊粉生产，当筛分的返料不断进入星型给料机的入料口堆积至一定高度触发料位开关启动星型给料机及螺旋给料机将返料粉连续匀速的输送至返料罩顶部的入料口进入返料罩，打开返料罩顶部安装的充氮电磁阀，氮气从充氮口进入返料罩对返料罩内的锡粉进行隔氧氮气保护，通过设定安装在返料罩顶部的压力传感器的压力值控制充氮电磁阀及安装在返料罩顶部的排气电磁阀启停，返料罩内氮气压力低于设定值时开启充氮电磁阀关闭排气电磁阀，反之亦然，通过设定压力值确保返料罩内正压的氮气保护气氛；
B．控制返料炉合金熔液的温度于合金液相线或共晶点温度以上80℃~100℃, 返料粉进入返料罩，搅拌叶轮搅拌带动熔液转动形成一定数量的漩涡将罩内返料粉熔于熔液内，返料粉熔化成合金熔液，随着返料粉不断进入返料罩内熔化，炉内的合金熔液液面升高，液面接近炉面时开始浇铸需要的合金型材，浇铸的合金量以液面控制在返料罩底部边缘以上为止；
C．根据返料粉熔化处理的量，定期打开返料罩将罩内的渣捞出。
上述步骤B所述控制返料炉合金熔液的温度于合金液相线或共晶点温度以上80℃~100℃，在处理Sn63Pb37合金返料粉时，返料炉温度控制在250℃~270℃，在处理Sn42Bi58合金返料粉时，返料炉温度控制在220℃~240℃，只在处理Sn96.5Ag3.0Cu0.5合金返料粉时，返料炉温度控制在300℃~320℃。
本发明设备采用将星型给料机直接与超声双层筛分机返料口连接，星型给料机的出料口与返料罩的入料口连接，通过安装在星型给料机入料口的料位开关控制星型给料机及螺旋给料机自动的将超声双层筛分机生产的返料匀速的输送至返料炉内的返料罩内，返料炉内先熔炼相同化学成分的合金，合金液高于返料罩底部边缘，通过控制返料罩内的氮气压力，实现返料粉在氮气保护气氛下熔炼，返料炉内设计有搅拌叶轮，搅拌合金熔液加速返料粉的熔炼及确保合金液的成分均匀，熔炼过程中快速高效且无烟尘，产渣率较低。采用与生产锡基合金球形焊粉的末端工艺超声双层筛分机的返料出料口直连，实现快速高效的返料粉处理，操作简单。返料处理速度与筛分机返料出料速度匹配联动，可以将返料粉及时高效的熔炼处理同时降低返料粉在收集转运过程中的二次氧化导致的更大金属损失，熔炼过程中有氮气保护，氧化渣较低且无粉尘排放。本发明设备及方法减少了常规返料粉的收集、装运等操作及解决了敞开常氧熔炼导致的金属损失与环保问题。
附图说明
图1是本发明锡基合金球形焊粉返料处理设备示意图；
图2是返料罩的示意图。
具体实施方式
如图1所示的锡基合金球形焊粉快速高效返料处理设备，包括在生产锡基合金球形焊粉的末端工艺超声双层筛分机1的返料出料口（粗粉及细粉出口）下端安装星型给料机3用于隔离给料机与筛分机的气氛，确保筛分机内低氧的筛分气氛，星型给料机的入料口安装料位开关2，用于检测返料粉堆积量并启停控制星型给料机及螺旋给料机，星型给料机出料口安装螺旋给料机4用于提升返料粉并定量匀速供应进入返料罩6的入料口7。如图2所示，返料罩顶部设计有充氮口9，将氮气充入返料罩以确保返料粉在熔炼过程中氮气保护控制氧化渣，充氮口设计安装有充氮电磁阀10，同时为了控制返料罩内的氮气压力，返料罩顶部设计安装有压力传感器8，返料罩顶部设计有排气口11，当返料罩内氮气压力超过设定值时，由排气口排出，排气口设计连接过滤器12以确保无粉尘排放，排气口后端设计有排气电磁阀13用于控制排气，返料罩安装在返料炉5内，返料炉内底部还设计安装有搅拌叶轮14通过设置在返料炉外的搅拌电机15驱动用于搅拌锡基合金熔液加速返料罩内返料粉的熔化及确保成分均匀。
采用本发明设备快速高效处理锡基合金球形焊粉返料的方法如下：
A．先在返料炉内投入与超声双层筛分机1生产的锡基合金球形焊粉产品相同化学成分的合金，开启返料炉5加热，投入的合金物料熔化后确保液面高于返料罩6底部，待返料炉内锡基合金熔液达到设定值时开启搅拌电机15驱动搅拌叶轮14转动，同时开启超声双层筛分机进行焊粉生产，随着筛分的进程返料（粗粉及细粉）不断进入星型给料机3的入料口堆积至一定高度触发料位开关2启动星型给料机3及螺旋给料机4将返料粉连续匀速的输送至返料罩6顶部的入料口7进入返料罩，打开返料罩顶部安装的充氮电磁阀10，氮气从充氮口9进入返料罩对返料罩内的锡粉进行隔氧氮气保护，通过设定安装在返料罩顶部的压力传感器8的压力值控制充氮电磁阀及安装在返料罩顶部的排气电磁阀13启停，返料罩内氮气压力低于设定值时开启充氮电磁阀关闭排气电磁阀，反之亦然，通过设定压力值确保返料罩内正压的氮气保护气氛；
B．控制返料炉合金熔液的温度于合金液相线或共晶点温度以上80℃~100℃，例如，处理Sn63Pb37合金返料粉时，返料炉温度控制250℃~270℃，处理Sn42Bi58合金返料粉时，返料炉温度控制220℃~240℃，处理Sn96.5Ag3.0Cu0.5合金返料粉时，返料炉温度控制300℃~320℃，返料粉进入返料罩，由于其密度低于锡基合金熔液，返料粉浮与熔液表面，返料罩的底部边缘低于熔液，返料粉则处于返料罩内氮气气氛。返料炉内的搅拌叶轮搅拌带动熔液转动形成一定数量的漩涡将罩内返料粉熔于熔液内，返料粉熔化成合金熔液，随着返料粉不断进入返料罩内熔化，炉内的合金熔液液面升高，液面接近炉面时开始浇铸需要的合金型材，浇铸的合金量以液面控制在返料罩底部边缘以上为止；
C．返料粉由于其在生产过程中其表面已经部分氧化，在熔化过程中会产生少许的氧化渣，因为渣的密度比合金熔液低，渣会漂浮于返料罩内合金液表面与返料粉混合，导致传热速度降低返料粉熔化速度也减低，根据返料粉熔化处理的量，需定期的打开返料罩将罩内的渣捞出。
Claims (3)
1.一种快速高效处理锡基合金球形焊粉返料的方法，其特征在于，采用返料处理设备处理锡基合金球形焊粉返料 ，所述返料处理设备包括安装于生产锡基合金球形焊粉的末端超声双层筛分机（1）返料出料口下端的星型给料机（3）、安装于星型给料机出料口的提升式螺旋给料机（4）、设置于螺旋给料机顶部出料口下方的安装在返料炉（5）内的返料罩（6）；在星型给料机的入料口安装料位开关（2），用于检测返料粉堆积量并启停控制星型给料机及螺旋给料机；在返料罩顶部设置有带充氮电磁阀（10）的充氮口（9）、压力传感器（8）、带排气电磁阀（13）的排气口（11）；在返料炉内底部设置有由炉外搅拌电机（15）驱动的搅拌叶轮（14）；
方法步骤如下：
A．先在返料炉内投入与超声双层筛分机（1）生产的锡基合金球形焊粉产品相同化学成分的合金，开启返料炉（5）加热，投入的合金物料熔化后确保液面高于返料罩（6）底部，待返料炉内锡基合金熔液达到设定值时开启搅拌电机（15）驱动搅拌叶轮（14）转动，同时开启超声双层筛分机进行焊粉筛分，当筛分的返料粉不断进入星型给料机（3）的入料口堆积至一定高度触发料位开关（2）启动星型给料机（3）及螺旋给料机（4）将返料粉连续匀速的输送至返料罩（6）顶部的入料口（7）进入返料罩，打开返料罩顶部安装的充氮电磁阀（10），氮气从充氮口（9）进入返料罩对返料罩内的返料粉进行隔氧氮气保护，通过设定安装在返料罩顶部的压力传感器（8）的压力值控制充氮电磁阀及安装在返料罩顶部的排气电磁阀（13）启停，返料罩内氮气压力低于设定值时开启充氮电磁阀关闭排气电磁阀，反之亦然，通过设定压力值确保返料罩内正压的氮气保护气氛；
B．控制返料炉合金熔液的温度于合金液相线温度以上80℃~100℃, 返料粉进入返料罩，搅拌叶轮搅拌带动合金熔液转动形成一定数量的漩涡将罩内返料粉熔于合金熔液内，返料粉熔化成合金熔液，随着返料粉不断进入返料罩内熔化，返料炉内的合金熔液液面升高，液面接近炉面时开始浇铸需要的合金型材，浇铸的合金量以液面控制在返料罩底部边缘以上为止；
C．根据返料粉熔化处理的量，定期打开返料罩将罩内的渣捞出。
2.根据权利要求1所述的一种快速高效处理锡基合金球形焊粉返料的方法，其特征在于，上述步骤B所述控制返料炉合金熔液的温度于合金液相线温度以上80℃~100℃，具体为：在处理Sn63Pb37合金返料粉时，返料炉温度控制在250℃~270℃，在处理Sn42Bi58合金返料粉时，返料炉温度控制在220℃~240℃，在处理Sn96.5Ag3.0Cu0.5合金返料粉时，返料炉温度控制在300℃~320℃。
3.根据权利要求1所述的一种快速高效处理锡基合金球形焊粉返料的方法，其特征在于，在所述返料处理设备的排气口设置有过滤器（12）。
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