CN110320132A - 一种钎料润湿性铺展试验方法 - Google Patents

一种钎料润湿性铺展试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钎料润湿性铺展试验方法，包括：一、打开炉体的加热开关，将炉体温度升至设定的测试温度；二、打开炉门，启动电机使挡板旋转至垂直于下料管的中心轴线方向且挡板将下料管的底部出口封住，将一定重量的待测钎料放入锥形斗底部，并用钎剂Ⅰ覆盖，将装有基板和铺满钎剂的坩埚放入凹槽内；三、关闭炉门，待钎料完全熔化后，启动电机使挡板旋转至平行于下料管的中心轴线方向，液态钎料落至钎剂Ⅱ覆盖保护的基板的表面；四、待保温时间为30～50s后，打开炉门，待基板表面的液态钎料凝固后，取出坩埚，将钎剂、钎剂Ⅰ、钎剂Ⅱ用水冲洗干净，即得钎料润湿铺展的试样，本发明可实现不同形态钎料铺展面积的精确测试。

Description

一种钎料润湿性铺展试验方法
技术领域
本发明涉及一种可实现不同形态（丝状、片状、粉状、膏状等）钎料铺展面积精确测试的加热炉，属于材料分析测试领域，具体涉及一种钎料润湿性铺展试验方法。
背景技术
在钎料润湿性铺展试验中，将一定重量的试验钎料（0.15g～0.20g）置于母材中央，使用钎剂覆盖钎料，用润湿炉加热，待钎料熔化后保温30s～50s，室温自然冷却后清洗干净，计算钎料的铺展面积。然而在钎料重量一定时，同种成分、不同形态的钎料与母材接触面积不一样，一般情况下比表面积大的钎料（箔带状、粉状等）与母材接触面积较大。同种成分、不同形态的钎料受热熔化，在母材表面铺展时，钎料与母材的接触面积势必对钎料的铺展造成重要影响，导致钎料铺展面积精确度较差。
发明内容
为了克服上述缺点，本发明主要目的是解决上述问题，本发明的目的是提供一种针对不同形态的钎料铺展前加热预成型，实现不同形态钎料：丝状、片状、粉状、膏状等铺展面积精确测试。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种钎料润湿性铺展试验方法，包括以下步骤：
一、打开加热组件，将炉体温度升至设定钎料润湿性测试温度，其中感温组件Ⅰ和感温组件Ⅱ显示温度相同；
二、启动电机使挡板旋转至垂直于下料管的中心轴线方向且挡板将下料管的底部出口封住，将一定重量的待测钎料放入锥形斗底部，并用钎剂Ⅰ覆盖，将装有基板且内表面铺满钎剂的坩埚放入与下料管的底部出口对应设置的支撑台12的凹槽内，调整基板位置，使基板的中心与漏斗位于同一中心轴线上，，在基板的上表面均匀的涂覆一层钎剂Ⅱ；
三、关闭炉门，透过可视窗观察漏斗内钎料的状态，待钎料完全熔化后，待感温组件Ⅰ和感温组件Ⅱ温度升至设定的测试温度，启动电机使挡板旋转至平行于下料管的中心轴线方向，液态钎料落至钎剂覆盖保护的基板的表面；
四、待保温时间为30～50s后，打开炉门，待基板表面的液态钎料凝固后，取出坩埚，将钎剂、钎剂Ⅰ、钎剂Ⅱ用水冲洗干净，即得钎料润湿铺展的试样，而后计算钎料铺展面积。
一种钎料润湿性铺展试验用装置，包括加热装置和铺展装置，其特征在于：所述加热装置包括炉体及设置在所述炉体一侧的炉门，所述炉体的内壁内设置有空腔，所述空腔内设置有加热组件，所述炉体内从上到下依次设置有感温组件Ⅰ和感温组件Ⅱ；
所述铺展装置包括漏斗、封口组件及铺展机构，所述漏斗设置在所述炉体内，所述漏斗包括锥形斗及设置在所述锥形斗下方且与所述锥形斗相连通的下料管，所述锥形斗和所述下料管的中心轴线重合；
所述封口组件包括挡板、转轴及电机，所述挡板和所述转轴均设置在所述炉体内，所述挡板设置在所述漏斗的正下方；所述电机安装在所述炉体上，所述电机的输出端与所述转轴的一端相连，所述转轴的另一端与所述挡板相连。
进一步的，所述炉门上设置有可视窗。
进一步的，所述感温组件Ⅰ和所述感温组件Ⅱ均为热电偶。
进一步的，所述下料管上设置有用于固定所述下料管的支撑架，该支撑架安装在所述炉体上。
进一步的，所述铺展机构包括支撑台、坩埚及基板，所述支撑台安装在所述炉体内且所述支撑台设置在所述挡板的下方。
进一步的，所述支撑台上表面设置有内陷型的凹槽，所述凹槽设置在所述下料管的正下方，所述坩埚设置在所述凹槽内，所述基板设置在所述坩埚内。本发明的有益效果主要表现在以下几个方面：
1.对铺展前不同形态的钎料进行预成型，减小了钎料形态差异对钎料铺展的影响，提高了钎料润湿性试验的精确度；
2.将一定重量待测钎料的预成型与钎料铺展结合起来，节约能源的同时提高了试验效率；
3.将润湿基体板材放入铺满钎剂的坩埚内，加热过程中提高钎剂保护效果的同时避免了液态钎剂在润湿炉内漫流；
4.对待测钎料重量、润湿基体板材表面粗糙度及厚度进行精确控制，减小了因钎料用量、固-液界面张力、热传导均匀性等因素对钎料铺展的影响，提高了钎料润湿性试验的准确度；
5.该钎料润湿性试验炉实现了钎料熔化及铺展动态过程的直观可视，适用温度范围广。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的封口组件的结构示意图；
图中标记：1、炉体，2、空腔，201、加热组件，3、感温组件Ⅰ，4、锥形斗，5、钎剂Ⅰ，6、钎料，7、下料管，8、钎剂Ⅱ，9、基板，10、转轴，1001、挡板，11、感温组件Ⅱ，12、支撑台，13、电机，14、支撑架，15、可视窗，16、炉门，17、坩埚，18、凹槽。
具体实施方式
结合附图对本发明实施例加以详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
根据附图可知，一种钎料润湿性铺展试验方法用装置，包括加热装置和铺展装置，所述加热装置包括炉体1及设置在所述炉体1一侧的炉门16，所述炉门16为合页门，所述炉门16上设置有可视窗15，可视窗15内装有耐高温安全防护玻璃，所述炉体1的内壁内设置有空腔2，所述空腔2内设置有加热组件201，空腔2内还填充有耐高温绝缘材料，该加热组件101为电炉丝，所述炉体1内从上到下依次设置有感温组件Ⅰ3和感温组件Ⅱ11；所述感温组件Ⅰ3和所述感温组件Ⅱ11均为热电偶；
所述铺展装置包括漏斗、封口组件及铺展机构，所述漏斗设置在所述炉体1内，所述漏斗的材质为高纯石墨漏斗，所述漏斗包括锥形斗4及设置在所述锥形斗4下方且与所述锥形斗4相连通的下料管7，锥形斗4和下料管7一体设置，感温组件Ⅱ11与锥形斗4相对设置用于测试锥形斗4的温度，确保钎料在锥形斗4内的熔化温度为测试温度，锥形斗4的锥角为60~160°，所述锥形斗4和所述下料管7的中心轴线重合；所述锥形斗4和所述下料管7内侧表面粗糙度Ra≤5μm；下料管7的下口端面粗糙度Ra≤1μm，下料管7的下口内径尺寸范围为1.0～2.0mm，所述锥形斗4和所述下料管7的中心轴线重合；所述下料管7上设置有用于固定所述下料管7的支撑架14，该支撑架14安装在所述炉体1上；
所述封口组件包括挡板1001、转轴10及电机13，所述挡板1001和所述转轴10均设置在所述炉体1内，所述挡板1001设置在所述漏斗的正下方；所述电机13安装在所述炉体1上，所述电机13的输出端与所述转轴10的一端相连，所述转轴10的另一端与所述挡板1001相连，通过挡板1001的旋转实现对下料管7下口进行密封和对下料管7的下口实现正常的下料；挡板1001为陶瓷挡板，其表面粗糙度Ra≤1μm；支撑架14和挡板1001的材质均为碳化硅；
所述铺展机构包括支撑台12、坩埚17及基板9，所述支撑台12安装在所述炉体1内且所述支撑台12设置在所述挡板1001的下方；
感温组件Ⅰ3设置在支撑台12的下方用于测试铺展过程中的温度，确保钎料温度为提供的测试温度；基板9表面采用精密磨床磨削，表面粗糙度Ra≤1μm，厚度公差±5μm；所述支撑台12上表面设置有内陷型的凹槽18，所述凹槽18设置在所述下料管7的正下方，所述坩埚17设置在所述凹槽18内，所述基板9设置在所述坩埚17内，所述坩埚17的内表面均匀的涂覆一层钎剂，所述基板9的上表面均匀的涂覆一层钎剂Ⅱ8。钎剂Ⅰ5和钎剂Ⅱ8可为相同的钎剂，也可以为不同的类型的钎剂。
一种钎料润湿性铺展试验方法，包括以下步骤：
一、打开加热组件201，将炉体1温度升至设定钎料6润湿性测试温度，其中感温组件Ⅰ3和感温组件Ⅱ11显示温度相同；
二、打开炉门16，启动电机13使挡板1001旋转至垂直于下料管7的中心轴线方向且挡板1001将下料管7的底部出口封住，将一定重量的待测钎料6放入锥形斗4底部，并用钎剂Ⅰ5覆盖，通过钎剂Ⅰ覆盖在锥形斗4内的钎料6上，使锥形斗4内的钎料6与空气隔离，避免氧化；
将装有基板9且内表面铺满钎剂的坩埚17放入与下料管7的底部出口对应设置的支撑台12的凹槽18内，调整基板9位置，使基板9的中心与漏斗位于同一中心轴线上，在基板9的上表面均匀的涂覆一层钎剂Ⅱ8，通过钎剂Ⅱ覆盖在基板9的上表面，当钎料6落入到基板9上时，由于钎剂Ⅱ8的密度比钎料6小，钎剂Ⅱ8会自动覆盖在钎料6外部，使基板9上的钎料7与空气隔离，避免氧化；
三、关闭炉门16，透过可视窗15观察漏斗内钎料6的状态，待钎料6完全熔化后，待感温组件Ⅰ3和感温组件Ⅱ11温度升至设定的测试温度，启动电机13使挡板1001旋转至平行于下料管7的中心轴线方向，液态钎料6落至钎剂Ⅱ8覆盖保护的基板9的上表面；
四、待保温时间为30～50s后，打开炉门16，待基板9表面的液态钎料6凝固后，取出坩埚17，将钎剂、钎剂Ⅰ5、钎剂Ⅱ8用水冲洗干净，即得钎料6润湿铺展的试样，而后计算钎料6铺展面积。钎剂、钎剂Ⅰ5、钎剂Ⅱ8可为相同类型的钎剂，也可为不同类型的钎剂。
下面通过具体实施例将本发明方法与现有钎料润湿铺展方法进行对比分析，对本发明的精确度做更加详细的说明。
实施例中所用钎料为银基钎料，钎料用量为0.2g，钎料称量采用BT25S赛多利斯电子天平，精度控制在0.00001g；所用润湿基体板材为Q235碳钢板，尺寸为4×4mm，厚度为1mm，采用SG-52SD精密平面磨床进行磨削，表面粗糙度Ra=0.5μm，厚度公差±5μm；钎剂均采用粉状FB102钎剂；本发明方法与现有钎料润湿铺展方法分别测试5组试样，将铺展试样与参照物一同扫描入计算机，利用AutoCAD 2007软件计算钎料的铺展面积。
实施例2
钎料类型：BAg25CuZn（丝状，直径为2mm）
熔化温度范围：700℃～790℃ 设定测试温度：830℃ 保温时间：30s
现有润湿方法铺展试样面积：①278mm2 ,②286mm2；③263mm2；④269mm2；⑤282mm2
该组数据的标准差σ1=13.18
本发明方法铺展试样面积：①276mm2 ,②274mm2；③277mm2；④275mm2；⑤275mm2
该组数据的标准差σ2=1.02
由两组数据的标准差σ1和σ2可知，本发明方法精确度相比现有方法高出一个数量级。
实施例3
钎料类型：BAg25CuZn（片状，厚度为0.1mm）
熔化温度范围：700℃～790℃ 设定测试温度：830℃ 保温时间：30s
现有润湿方法铺展试样面积：①269mm2 ,②278mm2；③245mm2；④286mm2；⑤294mm2
该组数据的标准差σ1=16.88
本发明方法铺展试样面积：①273mm2 ,②275mm2；③274mm2；④275mm2；⑤275mm2
该组数据的标准差σ2=0.8
由两组数据的标准差σ1和σ2可知，本发明方法精确度相比现有方法高出一个数量级。
实施例4
钎料类型：BAg25CuZn（粉状，粒度为100目）
熔化温度范围：700℃～790℃ 设定测试温度：830℃ 保温时间：30s
现有润湿方法铺展试样面积：①269mm2 ,②278mm2；③265mm2；④286mm2；⑤284mm2
该组数据的标准差σ1=8.21
本发明方法铺展试样面积：①273mm2 ,②274mm2；③273mm2；④275mm2；⑤274mm2
该组数据的标准差σ2=0.75
由两组数据的标准差σ1和σ2可知，本发明方法精确度相比现有方法高出一个数量级。
实施例5
钎料类型：BAg30CuZn（丝状，直径为1.0mm）
熔化温度范围：680℃～765℃ 设定测试温度：800℃ 保温时间：30s
现有润湿方法铺展试样面积：①286mm2 ,②278mm2；③295mm2；④302mm2；⑤264mm2
该组数据的标准差σ1=13.27
本发明方法铺展试样面积：①286mm2 ,②284mm2；③283mm2；④285mm2；⑤284mm2
该组数据的标准差σ2=1.02
由两组数据的标准差σ1和σ2可知，本发明方法精确度相比现有方法高出一个数量级。
实施例6
钎料类型：BAg30CuZn（片状，厚度为0.15mm）
熔化温度范围：680℃～765℃ 设定测试温度：800℃ 保温时间：30s
现有润湿方法铺展试样面积：①294mm2 ,②283mm2；③275mm2；④304mm2；⑤269mm2
该组数据的标准差σ1=12.66
本发明方法铺展试样面积：①284mm2 ,②283mm2；③285mm2；④286mm2；⑤286mm2
该组数据的标准差σ2=1.17
由两组数据的标准差σ1和σ2可知，本发明方法精确度相比现有方法高出一个数量级。
实施例7
钎料类型：BAg30CuZn（粉状，粒度为200目）
熔化温度范围：680℃～765℃ 设定测试温度：800℃ 保温时间：30s
现有润湿方法铺展试样面积：①295mm2 ,②286mm2；③275mm2；④299mm2；⑤265mm2
该组数据的标准差σ1=12.58
本发明方法铺展试样面积：①286mm2 ,②285mm2；③283mm2；④284mm2；⑤285mm2
该组数据的标准差σ2=1.02
由两组数据的标准差σ1和σ2可知，本发明方法精确度相比现有方法高出一个数量级。
还需要说明的是，在本文中，诸如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (7)

1.一种钎料润湿性铺展试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
一、打开加热组件(201)，将炉体(1)温度升至设定钎料润湿性测试温度，其中感温组件Ⅰ(3)和感温组件Ⅱ(11)显示温度相同；
二、启动电机(13)使挡板(1001)旋转至垂直于下料管(7)的中心轴线方向且挡板(1001)将下料管(7)的底部出口封住，将一定重量的待测钎料(6)放入锥形斗(4)底部，并用钎剂Ⅰ(5)覆盖，将装有基板(9)且内表面铺满钎剂的坩埚(17)放入与下料管(7)的底部出口对应设置的支撑台(12)的凹槽(18)内，调整基板(9)位置，使基板(9)的中心与漏斗位于同一中心轴线上，在基板(9)的上表面均匀的涂覆一层钎剂Ⅱ(8)；
三、关闭炉门(16)，透过可视窗(15)观察漏斗内钎料(6)的状态，待钎料(6)完全熔化后，待感温组件Ⅰ(3)和感温组件Ⅱ(11)温度升至设定的测试温度，启动电机(13)使挡板(1001)旋转至平行于下料管(7)的中心轴线方向，液态钎料(6)落至钎剂Ⅱ(8)覆盖保护的基板(9)的上表面；
四、待保温时间为30～50s后，打开炉门(16)，待基板(9)表面的液态钎料(6)凝固后，取出坩埚(17)，将钎剂、钎剂Ⅰ(5)、钎剂Ⅱ(8)用水冲洗干净，即得钎料(6)润湿铺展的试样，而后计算钎料(6)铺展面积。
2.根据权利要求1所述的一种钎料润湿性铺展试验用装置，包括加热装置和铺展装置，其特征在于：所述加热装置包括炉体(1)及设置在所述炉体(1)一侧的炉门(16)，所述炉体(1)的内壁内设置有空腔(2)，所述空腔(2)内设置有加热组件(201)，所述炉体(1)内从上到下依次设置有感温组件Ⅰ(3)和感温组件Ⅱ(11)；
所述铺展装置包括漏斗、封口组件及铺展机构，所述漏斗设置在所述炉体(1)内，所述漏斗包括锥形斗(4)及设置在所述锥形斗(4)下方且与所述锥形斗(4)相连通的下料管(7)，所述锥形斗(4)和所述下料管(7)的中心轴线重合；
所述封口组件包括挡板(1001)、转轴(10)及电机(13)，所述挡板(1001)和所述转轴(10)均设置在所述炉体(1)内，所述挡板(1001)设置在所述漏斗的正下方；所述电机(13)安装在所述炉体(1)上，所述电机(13)的输出端与所述转轴(10)的一端相连，所述转轴(10)的另一端与所述挡板(1001)相连。
3.根据权利要求2所述的一种钎料润湿性铺展试验用装置，其特征在于：所述炉门(16)上设置有可视窗(15)。
4.根据权利要求2所述的一种钎料润湿性铺展试验用装置，其特征在于：所述感温组件Ⅰ(3)和所述感温组件Ⅱ(11)均为热电偶。
5.根据权利要求2所述的一种钎料润湿性铺展试验用装置，其特征在于：所述下料管(7)上设置有用于固定所述下料管(7)的支撑架(14)，该支撑架(14)安装在所述炉体(1)上。
6.根据权利要求2所述的一种钎料润湿性铺展试验用装置，其特征在于：所述铺展机构包括支撑台(12)、坩埚(17)及基板(9)，所述支撑台(12)安装在所述炉体(1)内且所述支撑台(12)设置在所述挡板(1001)的下方。
7.根据权利要求6所述的一种钎料润湿性铺展试验用装置，其特征在于：所述支撑台(12)上表面设置有内陷型的凹槽(18)，所述凹槽(18)设置在所述下料管(7)的正下方，所述坩埚(17)设置在所述凹槽(18)内，所述基板(9)设置在所述坩埚(17)内。
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