CN114178642B - 一种大功率金属外壳焊接的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大功率金属外壳焊接的方法。所述大功率金属外壳焊接的方法包括以下步骤：S1：金属外壳预处理；S2：焊料环加工；S3：完成对金属外壳、芯柱和焊料环的装配工作；S4：将装配好的外壳放入链式网带炉中进行焊接。本发明提供的大功率金属外壳焊接的方法，对金属外壳进行清洗的溶液由碱性盐所组成，不会对壳体产生腐蚀；选用了两种流淌性不一致的焊料来弥补单一使用时不饱满及过度溢流的问题；对于解决厚度较厚的金属外壳焊接不饱满和焊接强度差的问题，效果显著。

Description

一种大功率金属外壳焊接的方法
技术领域
本发明涉及金属钎焊领域，尤其涉及一种大功率金属外壳焊接的方法。
背景技术
钎焊是当今高技术领域中一项较为精密的一种连接技术，在航天、航空、电子工业、和军用、民用工业中得到广泛的应用，随着现代工业和科技的不断发展，市场对于大功率金属外壳的需求越来越高，要求其具备良好的散热性、气密性，绝缘性以及较轻的质量来满足在各种环境条件下使用，钎焊作为其中一种不可或缺的一种连接技术，有效的将异种金属连接到一起来满足使用要求。
目前，常用钎焊焊料无法满足烧结钎焊一体化，影响生产效率，且由于焊料流淌性差异较大问题，导致产品焊料不饱满及强度较差等问题导致产品成品率较低。
因此，有必要提供一种大功率金属外壳焊接的方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种大功率金属外壳焊接的方法，解决了常用钎焊焊料无法满足烧结钎焊一体化，影响生产效率，且由于焊料流淌性差异较大问题，导致产品焊料不饱满及强度较差等问题导致产品成品率较低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种大功率金属外壳焊接的方法，包括以下步骤：
S1：金属外壳预处理；
S11：碱性除油：将金属外壳放入60℃-80℃的碱性除油剂溶液中，超声除油清洗15min-20min；
S12：水洗：用去离子水对除油后的金属外壳进行三次水洗；
S13：抛光：用酸性溶液对金属外壳进行化学抛光；
S14：水洗：用去离子水对抛光后的金属外壳进行三次水洗；
S15：烘干：对水洗后的金属外壳放入高温烘箱中进行烘干处理；
S2：焊料环加工；
S21：焊料环的制成：采用冲压成型的方式制备焊料环所需内外径尺寸；
S22：焊料环的清洗：60℃-80℃的碱性除油剂溶液中，超声除油清洗20min-25min；
S23：水洗：用去离子水对清洗后的焊料环进行二次水洗；
S24：酸洗：焊料环放入40℃-60℃的酸洗溶液中浸泡；
S25：水洗：用去离子水对酸洗后的焊料环进行三次水洗；
S26：烘干：对水洗后的焊料环放入高温烘箱中进行烘干处理；
S27：退火：对烘干后的焊料环进行高温退火处理；
S28：水洗：用去离子水对高温退火处理的焊料环进行三次水洗；
S29：烘干：对水洗后的焊料环放入高温烘箱中进行烘干处理；
S3：完成对金属外壳、芯柱和焊料环的装配工作；
S4：将装配好的外壳放入链式网带炉中进行焊接。
优选的，所述步骤S11中的碱性除油溶液为浓度10％-20％的碱性盐。
优选的，步骤S11中超声波的频率为80HZ-100HZ。
优选的，所述步骤S13中酸性抛光液为盐酸、双氧水以及水的混合溶液，三者质量比为100：140：760；时间为3min-5min。
优选的，所述步骤S13中，用100℃-110℃的高温鼓风烘箱对水洗后的金属外壳进行30min-40min的高温烘干处理。
优选的，所述步骤S21中，冲压制备焊料环材质牌号为Ag72Cu28和Ag90Cu10两种牌号焊料材质，焊料厚度应为0.2mm-0.25mm之间。
优选的，所述步骤S21中，冲压制备焊料环内径尺寸较金属外壳接地孔外径尺寸约大0.02mm-0.05mm。
优选的，S22中的碱性除油溶液为浓度10％-20％的碱性盐。
优选的，S22中，超声波的频率为100HZ-120HZ。
优选的，S24中，酸洗溶液的质量比为50％的稀盐酸溶液和水组成的溶液；浸泡时间约为3min-5min；
优选的，S26中，用100℃-110℃的高温鼓风烘箱对水洗后的焊料环进行5min-10min的高温烘干处理。
优选的，所述步骤S27，将焊料环置于石墨盒中，经过长度约为7m，温度为660-680℃，网带速率为50-65mm/min的链式网带炉中进行退火处理。
优选的，所述步骤S3中焊料环的放置顺序为Ag72Cu28焊料环与金属外壳表面紧贴，Ag90Cu10焊料环置于Ag72Cu28焊料环之上。
优选的，所述步骤S4中，所选用的链式网带炉长度约为7m，焊接温度为920℃-940℃，网带速率为55mm/min-65mm/min进行焊接。
与相关技术相比较，本发明提供的大功率金属外壳焊接的方法具有如下有益效果：
本发明提供一种大功率金属外壳焊接的方法，对金属外壳进行清洗的溶液由碱性盐所组成，不会对壳体产生腐蚀；选用了两种流淌性不一致的焊料来弥补单一使用时不饱满及过度溢流的问题；对于解决厚度较厚的金属外壳焊接不饱满和焊接强度差的问题，效果显著。
附图说明
图1为本发明提供的大功率金属外壳焊接的方法的一种较佳实施例的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。请结合参阅图1，其中，图1为本发明提供的大功率金属外壳焊接的方法的一种较佳实施例的原理示意图。一种大功率金属外壳焊接的方法，包括以下步骤：
S1：金属外壳预处理；
S11：碱性除油：将金属外壳放入60℃-80℃的碱性除油剂溶液中，超声除油清洗15min-20min；
S12：水洗：用去离子水对除油后的金属外壳进行三次水洗；
S13：抛光：用酸性溶液对金属外壳进行化学抛光；
S14：水洗：用去离子水对抛光后的金属外壳进行三次水洗；
S15：烘干：对水洗后的金属外壳放入高温烘箱中进行烘干处理；
S2：焊料环加工；
S21：焊料环的制成：采用冲压成型的方式制备焊料环所需内外径尺寸；
S22：焊料环的清洗：60℃-80℃的碱性除油剂溶液中，超声除油清洗20min-25min；
S23：水洗：用去离子水对清洗后的焊料环进行二次水洗；
S24：酸洗：焊料环放入40℃-60℃的酸洗溶液中浸泡；
S25：水洗：用去离子水对酸洗后的焊料环进行三次水洗；
S26：烘干：对水洗后的焊料环放入高温烘箱中进行烘干处理；
S27：退火：对烘干后的焊料环进行高温退火处理；
S28：水洗：用去离子水对高温退火处理的焊料环进行三次水洗；
S29：烘干：对水洗后的焊料环放入高温烘箱中进行烘干处理；
S3：完成对金属外壳、芯柱和焊料环的装配工作；
S4：将装配好的外壳放入链式网带炉中进行焊接。
所述步骤S11中的碱性除油溶液为浓度10％-20％的碱性盐。
所述步骤S13中酸性抛光液为盐酸、双氧水以及水的混合溶液，三者质量比为100：140：760；时间为3min-5min。
所述步骤S13中，用100℃-110℃的高温鼓风烘箱对水洗后的金属外壳进行30min-40min的高温烘干处理。
所述步骤S21中，冲压制备焊料环材质牌号为Ag72Cu28和Ag90Cu10两种牌号焊料材质，焊料厚度应为0.2mm-0.25mm之间。
所述步骤S21中，冲压制备焊料环内径尺寸较金属外壳接地孔外径尺寸约大0.02mm-0.05mm。
所述步骤S27，将焊料环置于石墨盒中，经过长度约为7m，温度为660-680℃，网带速率为50-65mm/min的链式网带炉中进行退火处理。
所述步骤S3中焊料环的防止顺序为Ag72Cu28焊料环与金属外壳表面紧贴，Ag90Cu10焊料环置于Ag72Cu28焊料环之上。
所述步骤S4中，所选用的链式网带炉长度约为7m，焊接温度为920℃-940℃，网带速率为55mm/min-65mm/min进行焊接。
通过此方法，针对焊接厚度较厚的大功率金属外壳，改变金属外壳前处理工艺，使之表面有较高的洁净度。针对焊料进行除油清洗、酸洗以及过炉退火等环节，清除焊料表面残存氧化物，通过退火去除加工应力。在焊接时，通过流淌性较好的Ag72Cu28焊料来对流淌性较差的Ag90Cu10焊料起着引流作用完成对焊接缝隙的填充，使之达到饱满状态。具有较好的焊接强度。
下面结合实施例对本发明作做一步详细描述。
实施例1
一种用于大功率金属外壳的钎焊方法其具体步骤如下：
S11：将金属外壳放入60℃的碱性除油剂溶液中，其中除油溶液浓度为10％的碱性盐。超声除油清洗15min，其中超声频率为80HZ；
S12：用去离子水对除油后的金属外壳进行三次水洗；
S13：用酸性溶液对金属外壳进行化学抛光；
S14：用去离子水对抛光后的金属外壳进行三次水洗；
S15：对水洗后的金属外壳放入高温烘箱中进行烘干处理，其中高温鼓风烘箱温度为100℃，金属外壳置于其中烘干30min。
S21：焊料环的制成：采用冲压成型的方式制备焊料环所需的外径尺寸，其中焊料环材质牌号为Ag72Cu28和Ag90Cu10两种牌号焊料材质，冲压制备焊料环内径尺寸较金属外壳接地孔外径尺寸约大0.02mm；
S22：将焊料环在60℃的碱性除油剂溶液中，其中除油溶液浓度为10％的碱性盐。超声除油清洗20min，其中超声频率为100HZ；
S23：用去离子水对清洗后的焊料环进行二次水洗；
S24：焊料环放入40℃的酸洗溶液中浸泡，其中酸洗溶液的质量比为50％的稀盐酸溶液和水组成的溶液；浸泡时间为3min；
S25：用去离子水对清洗后的焊料环进行三次水洗；
S26：对水洗后的焊料环放入高温烘箱中进行烘干处理，其中高温鼓风烘箱温度为100℃，焊料环置于其中烘干5min；
S27：对烘干后的焊料环进行高温退火处理，其中将焊料环置于石墨盒中，经过长度约为7m，温度为660℃，网带速率为50mm/min的链式网带炉中进行退火处理。
S28：用去离子水对清洗后的焊料环进行三次水洗；
S29：对水洗后的焊料环放入高温烘箱中进行烘干处理，其中高温鼓风烘箱温度为100℃，水洗后的焊料环进行5min的高温烘干处理。
S3：完成对金属外壳、芯柱和焊料环的装配工作，其中焊料环的放置顺序为Ag72Cu28焊料环与金属外壳表面紧贴，Ag90Cu10焊料环置于Ag72Cu28焊料环之上；
S4：将装配好的外壳放入链式网带炉中进行焊接，其中链式网带炉长度约为7m，焊接温度为920℃，网带速率为55mm/min进行焊接。
实施例2
一种用于大功率金属外壳的钎焊方法其具体步骤如下：
S11：将金属外壳放入80℃的碱性除油剂溶液中，其中除油溶液浓度为20％的碱性盐。超声除油清洗20min，其中超声频率为100HZ；
S12：用去离子水对除油后的金属外壳进行三次水洗；
S13：用酸性溶液对金属外壳进行化学抛光；
S14：用去离子水对抛光后的金属外壳进行三次水洗；
S15：对水洗后的金属外壳放入高温烘箱中进行烘干处理，其中高温鼓风烘箱温度为110℃，金属外壳置于其中烘干40min。
S21：焊料环的制成：采用冲压成型的方式制备焊料环所需的外径尺寸，其中焊料环材质牌号为Ag72Cu28和Ag90Cu10两种牌号焊料材质，冲压制备焊料环内径尺寸较金属外壳接地孔外径尺寸约大0.05mm；
S22：将焊料环在80℃的碱性除油剂溶液中，其中除油溶液浓度为20％的碱性盐。超声除油清洗25min，其中超声频率为120HZ；
S23：用去离子水对清洗后的焊料环进行二次水洗；
S24：焊料环放入60℃的酸洗溶液中浸泡，其中酸洗溶液的质量比为50％的稀盐酸溶液和水组成的溶液；浸泡时间为5min；
S25：用去离子水对清洗后的焊料环进行三次水洗；
S26：对水洗后的焊料环放入高温烘箱中进行烘干处理，其中高温鼓风烘箱温度为110℃，焊料环置于其中烘干10min；
S27：对烘干后的焊料环进行高温退火处理，其中将焊料环置于石墨盒中，经过长度约为7m，温度为680℃，网带速率为65mm/min的链式网带炉中进行退火处理。
S28：用去离子水对清洗后的焊料环进行三次水洗；
S29：对水洗后的焊料环放入高温烘箱中进行烘干处理，其中高温鼓风烘箱温度为110℃，水洗后的焊料环进行10min的高温烘干处理。
S3：完成对金属外壳、芯柱和焊料环的装配工作，其中焊料环的放置顺序为Ag72Cu28焊料环与金属外壳表面紧贴，Ag90Cu10焊料环置于Ag72Cu28焊料环之上；
S4：将装配好的外壳放入链式网带炉中进行焊接，其中链式网带炉长度约为7m，焊接温度为940℃，网带速率为65mm/min进行焊接。
实施例3
一种用于大功率金属外壳的钎焊方法其具体步骤如下：
S11：将金属外壳放入75℃的碱性除油剂溶液中，其中除油溶液浓度为16％的碱性盐。超声除油清洗18min，其中超声频率为90HZ；
S12：用去离子水对除油后的金属外壳进行三次水洗；
S13：用酸性溶液对金属外壳进行化学抛光；
S14：用去离子水对除油后的金属外壳进行三次水洗；
S15：对水洗后的金属外壳放入高温烘箱中进行烘干处理，其中高温鼓风烘箱温度为105℃，金属外壳置于其中烘干35min。
S21：焊料环的制成：采用冲压成型的方式制备焊料环所需的外径尺寸，其中焊料环材质牌号为Ag72Cu28和Ag90Cu10两种牌号焊料材质，冲压制备焊料环内径尺寸较金属外壳接地孔外径尺寸约大0.03mm；
S22：将焊料环在75℃的碱性除油剂溶液中，其中除油溶液浓度为16％的碱性盐。超声除油清洗22min，其中超声频率为110HZ；
S23：用去离子水对清洗后的焊料环进行二次水洗；
S24：焊料环放入55℃的酸洗溶液中浸泡，其中酸洗溶液的质量比为50％的稀盐酸溶液和水组成的溶液；浸泡时间为4min；
S25：用去离子水对清洗后的焊料环进行三次水洗；
S26：对水洗后的焊料环放入高温烘箱中进行烘干处理，其中高温鼓风烘箱温度为105℃，焊料环置于其中烘干8min；
S27：对烘干后的焊料环进行高温退火处理，其中将焊料环置于石墨盒中，经过长度约为7m，温度为675℃，网带速率为60mm/min的链式网带炉中进行退火处理。
S28：用去离子水对清洗后的焊料环进行三次水洗；
S29：对水洗后的焊料环放入高温烘箱中进行烘干处理，其中高温鼓风烘箱温度为105℃，水洗后的焊料环进行8min的高温烘干处理。
S3：完成对金属外壳、芯柱和焊料环的装配工作，其中焊料环的放置顺序为Ag72Cu28焊料环与金属外壳表面紧贴，Ag90Cu10焊料环置于Ag72Cu28焊料环之上；
S4：将装配好的外壳放入链式网带炉中进行焊接，其中链式网带炉长度约为7m，焊接温度为930℃，网带速率为60mm/min进行焊接。
本发明提供一种用于大功率金属外壳的钎焊方法，针对于焊接厚度较厚的大功率金属外壳，通过改变金属外壳及焊料的前处理方法，且选用两种不同牌号的金属焊料环，利用两者流淌性的差异，有效地解决了焊接厚度较厚的金属外壳焊接不良的问题，提高了焊接强度。
与相关技术相比较，本发明提供的大功率金属外壳焊接的方法具有如下有益效果：
对金属外壳进行清洗的溶液由碱性盐所组成，不会对壳体产生腐蚀；选用了两种流淌性不一致的焊料来弥补单一使用时不饱满及过度溢流的问题；对于解决厚度较厚的金属外壳焊接不饱满和焊接强度差的问题，效果显著。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种大功率金属外壳焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：金属外壳预处理；
S11：碱性除油：将金属外壳放入60℃-80℃的碱性除油剂溶液中，超声除油清洗15min-20min；
S12：水洗：用去离子水对除油后的金属外壳进行三次水洗；
S13：抛光：用酸性溶液对金属外壳进行化学抛光；
S14：水洗：用去离子水对抛光后的金属外壳进行三次水洗；
S15：烘干：用100℃-110℃的高温鼓风烘箱对水洗后的金属外壳进行30min-40min的高温烘干处理；
S2：焊料环加工；
S21：焊料环的制成：采用冲压成型的方式制备焊料环所需内外径尺寸；冲压制备焊料环材质牌号为Ag72Cu28和Ag90Cu10两种牌号焊料材质，焊料厚度为0.2mm-0.25mm；冲压制备焊料环内径尺寸较金属外壳接地孔外径尺寸大0.02mm-0.05mm；
S22：焊料环的清洗：60℃-80℃的碱性除油剂溶液中，超声除油清洗20min-25min；
S23：水洗：用去离子水对清洗后的焊料环进行二次水洗；
S24：酸洗：焊料环放入40℃-60℃的酸洗溶液中浸泡；
S25：水洗：用去离子水对酸洗后的焊料环进行三次水洗；
S26：烘干：将水洗后的焊料环放入高温烘箱中进行烘干处理；
S27：退火：对烘干后的焊料环进行高温退火处理；将焊料环置于石墨盒中，经过长度为7m，温度为660-680℃，网带速率为50-65mm/min的链式网带炉中进行退火处理；
S28：水洗：用去离子水对高温退火处理的焊料环进行三次水洗；
S29：烘干：将水洗后的焊料环放入高温烘箱中进行烘干处理；
S3：完成对金属外壳、芯柱和焊料环的装配工作；焊料环的放置顺序为Ag72Cu28焊料环与金属外壳表面紧贴，Ag90Cu10焊料环置于Ag72Cu28焊料环之上；
S4：将装配好的金属外壳放入链式网带炉中进行焊接；所选用的链式网带炉长度为7m，焊接温度为920℃-940℃，网带速率为55mm/min-65mm/min进行焊接。
2.根据权利要求1所述的大功率金属外壳焊接的方法，其特征在于，所述步骤S11中的碱性除油剂溶液为浓度10%-20%的碱性盐。
3.根据权利要求2所述的大功率金属外壳焊接的方法，其特征在于，所述步骤S13中酸性溶液为盐酸、双氧水以及水的混合溶液，三者质量比为100：140：760；时间为3min-5min。
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