CN115198215B - 一种精密铜磷钎料的热浸镀装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种精密铜磷钎料的热浸镀装置和方法。其中，热浸镀装置，包括：反应釜，包括相互连通的第一空腔和第二空腔，第一空腔的体积大于第二空腔的体积；沉没辊轮，设于第一空腔内部；刮料整形模，设于第二空腔内部；加热装置，用于加热第一空腔内部的物料；牵引机构，给待镀铜材提供动力驱动；气保装置，内设保护气体；其中，第一空腔和第二空腔用于容纳高磷钎料，沉没辊轮的下缘位于高磷钎料的液面以下；牵引机构带动待镀铜材运动，使得待镀铜材经过沉没辊轮向刮料整形模运动，并且穿出刮料整形模运动至气保装置冷却得到铜磷钎料。采用本发明提供的技术方案可以制备精密的铜磷钎料；解决了目前铜磷钎料难以轧制或拉拔的技术问题。

Description

一种精密铜磷钎料的热浸镀装置和方法
技术领域
本发明涉及钎焊技术领域，具体而言，涉及一种精密铜磷钎料的热浸镀装置和方法。
背景技术
铜及铜合金是重要的有色金属功能材料，具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性和加工性能，被广泛用于航空航天、家电、电子、通讯、仪器仪表等行业。但铜及其合金较高的熔化温度极大地限制了其在钎焊领域的应用。经过研究发现，铜磷钎料具有熔化温度低、流动性和润湿性好、具有自钎性及成本低等优点，是在600～800℃钎焊温度范围内取代银基钎料的理想钎料。
目前，铜磷钎料在热塑性、钎料及钎焊接头的合金化、钎焊接头的耐腐蚀性等方面取得了一定的进展，且在制冷、电机、电气、汽车等行业得到了大规模应用，然而随着高新技术产业的快速进步，铜及铜合金材料朝着超高性能、高纯度、高迭代方向发展，对相关产品的集成化、功能化、微型化、可靠性等提出了更高要求。
根据Cu-P合金相图，当P含量为8.4％时，铜与磷形成低熔点共晶，熔点为714℃，但是P元素的添加会使得钎料中产生脆性相Cu3P而塑性降低，同时随着P元素含量的增加，脆性相增多，钎料的塑性急剧降低，当钎料中磷含量超过5％时，铜磷钎料的塑性明显下降，不足以支撑高变形率的冷加工工艺，只能在热态下挤压或轧制，超过共晶成分的铜磷合金由于太脆而无实用价值。因此，常用铜磷钎料的磷含量在4.8-8.5％之间。
然而，由于铜及铜合金较优的导电性而被大量用于电力电机和高精仪器仪表等精密焊接场合，微型化和特殊化的钎焊接头也对铜磷钎料的规格提出更高的要求，例如，在常规的熔炼、挤压、轧制或拉拔工艺下，铜磷焊片厚度难以做到0.1mm以下，铜磷焊丝直径难以做到0.5mm以下，特别是当钎料中磷含量提高到7.5％以上时，无法采用轧制工艺制得较薄(厚度在0.05-0.2mm之间)的铜磷钎料焊片。而厚度在0.05-0.2mm之间的铜磷钎料焊片恰恰又是电力、电机制造业中用量较大的钎料。所以制备一种直径细小的铜磷钎料具有较大的市场潜力，推而广之，制备适用于精细化焊接的微型钎料同样具有很大的开发价值。
发明内容
本发明旨在解决上述问题至少其中之一，提供一种精密铜磷钎料的热浸镀装置，包括：反应釜，包括相互连通的第一空腔和第二空腔，第一空腔的体积大于第二空腔的体积；沉没辊轮，设于第一空腔内部；刮料整形模，设于第二空腔内部；加热装置，用于加热第一空腔内部的物料；牵引机构，给待镀铜材提供动力驱动；气保装置，内设保护气体；其中，第一空腔和第二空腔用于容纳高磷钎料，沉没辊轮的下缘位于高磷钎料的液面以下；牵引机构带动待镀铜材运动，使得待镀铜材经过沉没辊轮向刮料整形模运动，并且穿出刮料整形模运动至气保装置冷却得到铜磷钎料。
在本方案中，反应釜为分体式坩埚，第一空腔和第二空腔之间通过连通桥贯通；此时，第一空腔和第二空腔内部的高磷钎料热量交换较为困难，第一空腔内部高磷钎料的热量难以传递至第二空腔；因此可以实现高磷钎料在液态-半固态-固态的状态之间变化。本发明提供的装置虽然是针对精密铜磷钎料难以制备而提出，但是也可以用于制备其他的钎料合金。
进一步的，牵引机构包括第一传送轮和第二传送轮；第一传送轮用于向反应釜输送待镀铜材；第二传送轮用于收卷铜磷钎料。
在本方案中，牵引机构包括两个传送轮，一放一收配合使用，使得铜磷钎料在传输的过程中更加稳定，特别是在经过刮料整形模的时候，不容易晃动，从而使高磷钎料的镀覆更加均匀。
进一步的，第一传送轮和反应釜之间设置预处理装置；预处理装置用于去除待镀铜材表面杂质并涂覆钎剂。
在本方案中，为了提高镀覆的质量，设置了预处理装置对待镀铜材进行表面清理，去除表面的氧化物和油污，并且涂覆钎剂可以提高待镀铜材表面活性。
进一步的，预处理装置依次包括：机械刮皮模，用于刮除待镀铜材表面氧化物；清洗装置，用于清洗待镀铜材表面油污；烘干装置，用于将清洗后的待镀铜材烘干；钎剂涂覆装置，用于在待镀铜材的表面涂覆钎剂；钎剂优选铜钎剂，可以有效改善润湿性能。
在本方案中，机械刮皮模可以采用硬质合金或聚晶金刚石，刮除待镀铜材表面的氧化皮；清洗装置可以是超声波清洗池，去除待镀铜材表面的油污；待镀铜材经清洗之后进入烘干装置去除水分；钎剂涂覆可以采用硼酸类或四氟硼酸钾钎剂，待镀铜材穿过盛有钎剂的容器，利用烘干装置的余热即可涂覆上一层钎剂。
进一步的，机械刮皮模和清洗装置之间设置牵引辊轮，牵引辊轮用于引导待镀铜材的运动方向；清洗装置和烘干装置之间设置第一导向轮，第一导向轮用于引导待镀铜材的运动方向；烘干装置和钎剂涂覆装置之间设置第二导向轮，第二导向轮用于引导待镀铜材的运动方向。
进一步的，刮料整形模和气保装置之间通过密封管连通。
在本方案中，为了保护铜磷钎料不被氧化，刮料整形模和气保装置之间密封连接，具体的，通过密封管连接。
本发明还提供一种精密铜磷钎料的热浸镀方法，包括以下步骤：
S10：获取待镀铜材，待镀铜材由牵引机构驱动进入反应釜；
其中，反应釜包括相互连通的第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔用于容纳高磷钎料，
第一空腔内部设置沉没辊轮，第二空腔内部设置刮料整形模；
S20：将第一空腔内部的高磷钎料加热至熔融状态；沿着第一空腔至第二空腔的方向，高磷钎料呈现液态-半固态-固态的变化；
待镀铜材通过沉没辊轮浸入高磷钎料中，并且向刮料整形模的方向运动，使得待镀铜材的表面镀覆高磷钎料；
S30：待镀铜材经过刮料整形模穿出反应釜，并且运动至气保装置冷却得到铜磷钎料。
在本方案中，采用低磷或无磷钎料拉拔成形，热浸镀工艺调节成分，对比现有的热加工方法和非晶钎料理论具有更环保、质量更可靠的优点。例如，对于高磷含量的铜磷钎料在加热条件下进行拉拔和轧制，加热过程中存钎料温度难以控制，实际升温延后等问题，导致钎料焊丝拉拔存在断裂的风险，并且随着磷含量的升高，仅依靠升温难以提供足够的塑性支撑钎料的加工，而采用本发明，避免上述问题。同时，本发明不需对钎料组织进行深入研究，可操作性较强，成本可控，不存在非晶钎料制备成本较高，且非晶钎料组织性能的研究仍停留在理论阶段的缺陷。
进一步的，待镀铜材为丝状材料或片状材料或带状材料。
在本方案中，待镀铜材不仅局限于铜丝，也可以是片状、带状或者其他特殊形状的材料。待镀铜材可以是低磷或者无磷的铜丝，直径为0.05-0.5mm；通过熔炼、水平连铸、轧制或拉拔工艺制备得到；在机械刮皮模进行表面处理的时候，直径刮削量为0.01-0.03mm。待镀铜材为片状或带状材料时，其厚度为0.05-2mm。待镀铜材也可以是低磷的铜磷钎料，其磷的质量分数Wp≤5％。
进一步的，高磷钎料中，磷的质量分数大于等于8％。
在本方案中，制备得到的铜磷钎料中，磷的质量分数为4-10％。
进一步的，热浸镀方法包括：S00：在步骤S10之前对待镀铜材进行预处理，去除表面杂质并涂覆钎剂。
附图说明
图1为本发明提供的一种精密铜磷钎料的热浸镀装置结构示意图。
图2为Cu-P合金的二元相图。
附图标记说明：
1-第一传送轮；2-待镀铜材；3-机械刮皮模；4-牵引辊轮；5-清洗装置；6-烘干装置；7-第一导向轮；8-加热装置；9-高磷钎料；10-刮料整形模；11-沉没辊轮；12-反应釜；13-气保装置；14-第二传送轮；15-第二导向轮；16-钎剂涂覆装置。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
相关技术中，针对铜磷钎料的塑性差，尤其高磷含量的铜磷钎料加工难度大的问题，目前主要从两个方面来解决，一是通过加热手段，增加钎料的塑性，保证钎料的挤压、拉拔都在热塑状态下进行；另一种方法是通过添加合金元素或者快速冷却的方式来改变铜磷钎料的微观组织，从而改变钎料的物理性能。
通过在线加热的方式提升铜磷钎料的温度，从而改善其塑性以利于拉拔。常用的加热方法有油浴、燃气炉、电炉、盐浴炉、电阻自生热、感应加热等方法。随着技术进步以及出于环保、节能等因素的考虑，油浴加热、燃气或电炉加热方式逐渐被淘汰，电阻加热和感应加热具有高效、清洁、节能的特点，但是电源规格不统一，钎料温度控制凭借人工经验，存在拉拔过程中不稳定、能源浪费等问题。而通过添加Ag、Sn等合金元素可以一定程度上改善铜磷钎料的塑性，但是合金元素的添加会大幅增加成本，尤其是贵金属元素，同时对熔炼工艺也提出更高的要求，否则容易发生元素偏析，危害到钎料的力学性能。同样的，虽然能采用快淬急冷技术将铜磷钎料加工成非晶薄带，但加工成本较高。目前针对铜磷钎料的热塑性研究仍处于生产应用的理论解释阶段，如何通过温度场的变化、热量的传递精确模拟铜磷钎料的塑性流动，并以此精确控制铜磷钎料的尺寸、微区成分以适应精密铜及铜合金零部件高可靠连接仍然是有待解决的难题。
针对上述两个铜磷钎料制备方面的技术难题，本发明采用类似热浸镀的方法实现高磷含量(磷含量≥7％)的铜磷钎料细丝制备，可以解决现有方法的缺陷。
本发明提供一种精密铜磷钎料的热浸镀装置，包括：反应釜12，包括相互连通的第一空腔和第二空腔，第一空腔的体积大于第二空腔的体积；沉没辊轮11，设于第一空腔内部；刮料整形模10，设于第二空腔内部；加热装置8，用于加热第一空腔内部的物料；牵引机构，给待镀铜材2提供动力驱动；气保装置13，内设保护气体；其中，第一空腔和第二空腔用于容纳高磷钎料9，沉没辊轮11的下缘位于高磷钎料9的液面以下；牵引机构带动待镀铜材2运动，使得待镀铜材2经过沉没辊轮11向刮料整形模10运动，并且穿出刮料整形模10运动至气保装置13冷却得到铜磷钎料。
参见图1，在本实施例中，反应釜12包括两个分体设置的空腔，即第一空腔和第二空腔；并且设置加热装置8，用于加热第一空腔内部的物料，使其处于熔融状态；在铜磷钎料的制备过程中，内部物料为高磷钎料9。第一空腔和第二空腔之间贯通，前者有热源加热，后者没有；因此，沿着第一空腔至第二空腔的方向，高磷钎料9的状态呈现液态-半固态-固态的变化。待镀铜材2由沉没辊轮11压入高磷钎料9，并且依次穿过液态-半固态-固态的高磷钎料9，最后通过刮料整形模10完成镀覆。
在本实施例的优选实施方式中，反应釜12为分体式坩埚，第一空腔和第二空腔之间通过连通桥贯通；此时，第一空腔和第二空腔内部的高磷钎料9热量交换较为困难，第一空腔内部高磷钎料9的热量难以传递至第二空腔；因此可以实现高磷钎料9在液态-半固态-固态的状态之间变化。
在本实施例中，加热装置8为感应线圈、电阻炉或其它形式的加热设备。加热装置8的设置方式没有具体的限定，例如感应线圈可以套设于第一空腔的外部。
在本实施例中，刮料整形模10用于控制高磷钎料9的镀覆量，通过改变其内径实现。在一个具体实施方式中，刮料整形模10包括刮料模和整形模；改变刮料模的内径即可实现对于高磷钎料9镀覆量的控制；整形模可以对热浸镀后铜磷钎料进行整形，保证钎料的圆整度和表面质量。
在本实施例中，气保装置13主要用于提供气保环境，保护铜磷钎料在冷却的过程中不被氧化；一般而言，保护气体可以是氮气，或者其他惰性气体，例如氩气。当然，根据气保装置13的作用，气保环境也可以是抽真空。
本实施例提供的装置虽然是针对精密铜磷钎料难以制备而提出，但是也可以用于制备其他的钎料合金；本实施例中的气保装置13也可以依据钎料合金无需保护的特性选择性移除。
进一步的，牵引机构包括第一传送轮1和第二传送轮14；第一传送轮1用于向反应釜12输送待镀铜材2；第二传送轮14用于收卷铜磷钎料。
在本实施例中，牵引机构包括两个传送轮，一放一收配合使用，使得铜磷钎料在传输的过程中更加稳定，特别是在经过刮料整形模10的时候，不容易晃动，从而使高磷钎料9的镀覆更加均匀。
其中，第二传送轮14作为收集装置，将制备好的铜磷钎料收卷，在可替换的实施方案中，铜磷钎料的收集不仅局限于收卷这一种，还可以直条切断，或者根据具体的需要进行适应性调整。
进一步的，第一传送轮1和反应釜12之间设置预处理装置；预处理装置用于去除待镀铜材2表面杂质。
在本实施例中，为了提高镀覆的质量，设置了预处理装置对待镀铜材2进行表面清理，去除表面的氧化物和油污，并且涂覆钎剂。
进一步的，预处理装置依次包括：机械刮皮模3，用于刮除待镀铜材2表面氧化物；清洗装置5，用于清洗待镀铜材2表面油污；烘干装置6，用于将清洗后的待镀铜材2烘干；钎剂涂覆装置16，用于在待镀铜材的表面涂覆钎剂。
在本实施例中，机械刮皮模3可以采用硬质合金或聚晶金刚石，刮除待镀铜材2表面的氧化皮；清洗装置5可以是超声波清洗池，去除待镀铜材2表面的油污；待镀铜材2经清洗之后进入烘干装置6去除水分。
进一步的，机械刮皮模3和清洗装置5之间设置牵引辊轮4，牵引辊轮4用于引导待镀铜材2的运动方向；清洗装置5和烘干装置6之间设置第一导向轮7，第一导向轮7用于引导待镀铜材2的运动方向；烘干装置6和钎剂涂覆装置16之间设置第二导向轮15，第二导向轮15用于引导待镀铜材2的运动方向。
在本实施例中，牵引辊轮4不仅起导向作用，还为机械刮皮提供动力，可以是辊轮。
进一步的，刮料整形模10和气保装置13之间通过密封管连通。
在本实施例中，为了保护铜磷钎料不被氧化，刮料整形模10和气保装置13之间密封连接，具体的，通过密封管连接。
本发明提供的技术方案通过调节反应釜第一空腔内沉没辊轮在水平方向上的位置来控制待镀铜材的浸镀距离，调节第一、第二传送轮的转速来控制待镀铜材的在液态高磷钎料中的停留时间，从而达到控制高磷钎料镀覆效率的目的。控制待镀铜材在反应釜中的浸镀距离，过短的浸镀距离会导致镀覆时间延长甚至镀覆量不够，反之过长的镀覆距离会使得待镀铜材溶蚀断裂。
本发明还提供一种精密铜磷钎料的热浸镀方法，包括以下步骤：
S10：获取待镀铜材，待镀铜材由牵引机构驱动进入反应釜；
其中，反应釜包括相互连通的第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔用于容纳高磷钎料，
第一空腔内部设置沉没辊轮，第二空腔内部设置刮料整形模；
S20：将第一空腔内部的高磷钎料加热至熔融状态；沿着第一空腔至第二空腔的方向，高磷钎料呈现液态-半固态-固态的变化；
待镀铜材通过沉没辊轮浸入高磷钎料中，并且向刮料整形模的方向运动，使得待镀铜材的表面镀覆高磷钎料；
S30：待镀铜材经过刮料整形模穿出反应釜，并且运动至气保装置冷却得到铜磷钎料。
在本实施例中，铜磷钎料通过在待镀铜材表面镀敷高磷的熔融钎料来实现满足成分要求的微型钎料制备，既能避免因为高磷含量导致塑性降低，难以加工的困境，同时通过镀敷高磷钎料金属来“中和”低磷铜材的化学成分，最终实现在精细和微型钎料领域的创新。待镀铜材采用低磷甚至无磷含量的铜钎料合金焊丝进行细丝制备，随着焊丝直径的减小，铜磷钎料的磷含量应该越小，保证能够拉拔出质量稳定的焊丝。焊丝经过熔融的高磷钎料时，关键在于控制焊丝浸入到熔融钎料的温度，合适的温度既能保证高磷钎料的附着，同时也能起到保护焊丝，不会因温度过高发生溶蚀断裂。参见图2，其为Cu-P合金的二元相图，观察相图可知，纯铜的熔点为1084.87℃，在P含量由0至8.3％的范围内，随着P含量的增加，Cu-P合金的熔点快速降低。当P含量为8.3％时，形成Cu-P二元共晶合金，熔点仅为714℃。因此不同P含量的熔点具有较大的温度差为低磷甚至无磷铜丝表面镀敷高磷合金提供理论基础。通过控制铜丝和熔融高磷钎料的P含量差来保证铜丝的熔点明显高于熔融钎料，同时调整铜丝浸入熔融高磷钎料的时间，使得铜丝不会熔断在高磷钎料中，最后经过整形模控制焊丝表面的成形和直径，保证焊丝的表面质量。
本实施例中，采用低磷或无磷钎料拉拔成形，热浸镀工艺调节成分，对比现有的热加工方法和非晶钎料理论具有更环保、质量更可靠的优点。例如，对于高磷含量的铜磷钎料在加热条件下进行拉拔和轧制，加热过程中存钎料温度难以控制，实际升温延后等问题，导致钎料焊丝拉拔存在断裂的风险，并且随着磷含量的升高，仅依靠升温难以提供足够的塑性支撑钎料的加工，而采用本发明，避免上述问题。同时，本发明不需对钎料组织进行深入研究，可操作性较强，成本可控，不存在非晶钎料制备成本较高，且非晶钎料组织性能的研究仍停留在理论阶段的缺陷。
进一步的，待镀铜材为丝状材料或片状材料或带状材料。
在本实施例中，待镀铜材不仅局限于铜丝，也可以是片状、带状或者其他特殊形状的材料。待镀铜材可以是低磷或者无磷的铜丝，直径为0.05-0.5mm；通过常规的熔炼、轧制、拉拔工艺即可制备得到；在机械刮皮模进行表面处理的时候，直径刮削量为0.01-0.03mm。待镀铜材为片状或带状材料时，其厚度为0.05-2mm。
进一步的，高磷钎料中，磷的质量分数大于8％。
在本实施例中，制备得到的铜磷钎料中，磷的质量分数为4-10％。
进一步的，热浸镀方法包括：
S00：在步骤S10之前对待镀铜材进行预处理，去除表面杂质并且涂覆钎剂。
实施例1
本实施例提供一种微型Cu-P丝材钎料的制备方法，包含以下步骤：
步骤1，将低磷(P含量为1％)的铜磷合金通过轧制、拉拔工艺加工成直径0.5±0.03mm的丝材，然后经过机械刮皮模进行氧化皮去除，氧化皮厚度为0.03mm，经牵引辊轮带动完成刮皮。
步骤2：刮削处理后的钎料丝材经过超声波清洗池，目的除去铜丝表面的油污和杂质，并通过第一导向轮转向进入烘干机去除水分，然后运动至钎剂涂覆装置，在表面涂覆铜钎剂。
步骤3：清理干净的铜丝在第二导向轮的引导下进入到分体式坩埚炉中，分体式坩埚炉内装有铜磷钎料，P含量为9％，Cu含量为91％。调节控温装置保证炉中温度在熔体液相线温度±5℃的范围内。调节牵引机构的运行速度为1cm/s。
步骤4，经过镀敷熔体的焊丝在第二传送轮的带动下穿过刮料模和整形模，刮料模内径为0.81mm，整形模内径为0.8mm，
步骤5，然后进入氮气保护装置中，进行冷却，最后得到丝径为0.8mm的丝状Cu95P钎料。
步骤6，将直径为0.8mm的Cu95P钎料丝材经调直器矫直，采用自动切断机制成长度为500mm的直条钎料丝。
实施例2
本实施例提供一种微型Cu-P丝材钎料的制备方法，包含以下步骤：
步骤1，将无磷铜材通过轧制、拉拔工艺加工成直径0.05mm的丝材，然后经过机械刮皮模进行氧化皮去除，氧化皮厚度为0.01mm，经牵引辊轮带动完成刮皮。
步骤2：刮削处理后的钎料丝材经过超声波清洗池，目的除去铜丝表面的油污和杂质，并通过第一导向轮转向进入烘干机去除水分，然后运动至钎剂涂覆装置，在表面涂覆铜钎剂。
步骤3：清理干净的铜丝在第二导向轮的引导下进入到分体式坩埚炉中，分体式坩埚炉内装有铜磷钎料，P含量为8％，Cu含量为92％。调节控温装置保证炉中温度在熔体液相线温度±5℃的范围内。调节牵引机构的运行速度为1cm/s。
步骤4，经过镀敷熔体的焊丝在第二传送轮的带动下穿过刮料模和整形模，刮料模内径为0.061mm，整形模内径为0.06mm，
步骤5，然后进入氮气保护装置中，进行冷却，最后得到丝径为0.08mm的丝状Cu95P钎料。
步骤6，将直径为0.06mm的Cu95P钎料丝材经收线装置完成层绕收线、上盘。
实施例3
本实施例提供一种微型Cu-P丝材钎料的制备方法，包含以下步骤：
步骤1，将低磷(P含量为1％)的铜磷合金经过轧制、裁剪加工成厚度为0.15±0.02mm，宽度为20±0.5mm的薄带，然后经过机械刮皮模进行氧化皮去除，氧化皮厚度为0.01mm，经牵引辊轮带动完成刮皮。
步骤2：刮削处理后的钎料丝材经过超声波清洗池，目的除去铜丝表面的油污和杂质，并通过第一导向轮转向进入烘干机去除水分，然后运动至钎剂涂覆装置，在表面涂覆铜钎剂。
步骤3：清理干净的铜丝在第二导向轮的引导下进入到分体式坩埚炉中，分体式坩埚炉内装有铜磷钎料，P含量为9％，Cu含量为91％。调节控温装置保证炉中温度在熔体液相线温度±5℃的范围内。调节牵引机构的运行速度为2cm/s。
步骤4，经过镀敷熔体的焊丝在第二传送轮的带动下穿过刮料模和整形模，刮料模和整形模为方形孔，刮料模长宽分别为22.2mm、0.21mm,整形模长宽分别为22mm、0.2mm。
步骤5，然后进入氮气保护装置中，进行冷却，得到带材为宽度为22mm，厚度为0.2mm的带状Cu95P钎料。
步骤6，将宽度为22mm，厚度为0.2mm的带状钎料经收带装置完成层绕、上盘。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种精密铜磷钎料的热浸镀装置，其特征在于，包括：
反应釜，包括相互连通的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔的体积大于所述第二空腔的体积；
沉没辊轮，设于所述第一空腔内部；
刮料整形模，设于所述第二空腔内部；
加热装置，用于加热所述第一空腔内部的物料；
牵引机构，给待镀铜材提供动力驱动；
气保装置，与所述刮料整形模连接；
其中，所述第一空腔和所述第二空腔用于容纳高磷钎料，所述沉没辊轮的下缘位于所述高磷钎料的液面以下；
所述牵引机构带动所述待镀铜材运动，使得所述待镀铜材经过所述沉没辊轮向所述刮料整形模运动，并且穿出所述刮料整形模运动至气保装置冷却得到铜磷钎料。
2.根据权利要求1所述的热浸镀装置，其特征在于，
所述牵引机构包括第一传送轮和第二传送轮；
所述第一传送轮用于向所述反应釜输送所述待镀铜材；
所述第二传送轮用于收卷所述铜磷钎料。
3.根据权利要求2所述的热浸镀装置，其特征在于，
所述第一传送轮和所述反应釜之间设置预处理装置；所述预处理装置用于去除所述待镀铜材表面杂质并涂覆钎剂。
4.根据权利要求3所述的热浸镀装置，其特征在于，所述预处理装置依次包括：
机械刮皮模，用于刮除所述待镀铜材表面氧化物；
清洗装置，用于清洗所述待镀铜材表面油污；
烘干装置，用于将清洗后的所述待镀铜材烘干；
钎剂涂覆装置，用于在所述待镀铜材的表面涂覆钎剂。
5.根据权利要求4所述的热浸镀装置，其特征在于，
所述机械刮皮模和所述清洗装置之间设置牵引辊轮，所述牵引辊轮轮用于给所述待镀铜材的运动提供牵引力；所述清洗装置和所述烘干装置之间设置第一导向轮，所述第一导向轮用于引导所述待镀铜材的运动方向；
所述烘干装置和所述钎剂涂覆装置之间设置第二导向轮，所述第二导向轮用于引导所述待镀铜材的运动方向。
6.根据权利要求1所述的热浸镀装置，其特征在于，所述刮料整形模和所述气保装置之间通过密封管连通。
7.一种精密铜磷钎料的热浸镀方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的热浸镀装置，所述热浸镀方法包括以下步骤：
S10：获取待镀铜材，所述待镀铜材由牵引机构驱动进入反应釜；
其中，所述反应釜包括相互连通的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔用于容纳高磷钎料，所述第一空腔内部设置沉没辊轮，所述第二空腔内部设置刮料整形模；
S20：将所述第一空腔内部的高磷钎料加热至熔融状态；沿着所述第一空腔至所述第二空腔的方向，所述高磷钎料呈现液态-半固态-固态的变化；
所述待镀铜材通过所述沉没辊轮浸入所述高磷钎料中，并且向所述刮料整形模的方向运动，使得所述待镀铜材的表面镀覆高磷钎料；
S30：所述待镀铜材经过所述刮料整形模穿出所述反应釜，并且运动至气保装置冷却得到所述铜磷钎料。
8.根据权利要求7所述的热浸镀方法，其特征在于，所述待镀铜材为丝状材料或片状材料或带状材料。
9.根据权利要求7所述的热浸镀方法，其特征在于，所述高磷钎料中，磷的质量分数大于等于8％。
10.根据权利要求7所述的热浸镀方法，其特征在于，包括：
S00：在步骤S10之前对所述待镀铜材进行预处理，去除表面杂质并涂覆钎剂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109321857B (zh) * 2018-08-29 2023-06-02 广州倬粤动力新能源有限公司 锌丝的加工方法及设备
CN115647656A (zh) * 2022-10-27 2023-01-31 郑州机械研究所有限公司 药芯钎料制备装置及药芯钎料制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101146923A (zh) * 2005-02-24 2008-03-19 蒂森克虏伯钢铁股份公司 钢带镀层方法以及设有所述镀层的钢带
CN102650025A (zh) * 2011-02-23 2012-08-29 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 一种含Mg多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料及其制备方法
WO2013106524A1 (en) * 2012-01-11 2013-07-18 Dana Todd C High performance retort structure
JP2015193031A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 宇部興産機械株式会社 鋳造装置及び鋳造方法
CN106244962A (zh) * 2016-08-29 2016-12-21 海盐宝利机械有限公司 小零件热镀锌自动生产系统
CN214300303U (zh) * 2021-01-12 2021-09-28 郑州机械研究所有限公司 一种钎料表面热浸镀锡装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101146923A (zh) * 2005-02-24 2008-03-19 蒂森克虏伯钢铁股份公司 钢带镀层方法以及设有所述镀层的钢带
CN102650025A (zh) * 2011-02-23 2012-08-29 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 一种含Mg多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料及其制备方法
WO2013106524A1 (en) * 2012-01-11 2013-07-18 Dana Todd C High performance retort structure
JP2015193031A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 宇部興産機械株式会社 鋳造装置及び鋳造方法
CN106244962A (zh) * 2016-08-29 2016-12-21 海盐宝利机械有限公司 小零件热镀锌自动生产系统
CN214300303U (zh) * 2021-01-12 2021-09-28 郑州机械研究所有限公司 一种钎料表面热浸镀锡装置

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