JP2006045676A - 微細ろう粉末を製造する際に、合金成分を精製しそして均一分布させ並びに軟ろうから不所望の反応生成物およびスラッジを除く方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】鉛不含軟ろう合金を微細ろう粉末に加工する際に、ろう球状物のマトリックス中での反応生成物の凝集を避け合金成分をろう球状物のマトリックス中に均一に細分散させる方法を提供する。
【解決手段】ろう合金を高温安定性の植物性および／または動物性油中で溶融し、その溶融物を液相温度より少なくとも２０℃上の温度を有する別の油用ランダウン容器に導入し、そこにおいて攪拌しそしてローターおよびステーターによって複数回の剪断処理に付してろう球状物と油とよりなる分散物を形成し、それからろう球状物を続く沈降処理によって分離することによって、合金成分を精錬しそして均一に分散させ並びに微細ろう粉末を製造する。
【選択図】なし
【解決手段】ろう合金を高温安定性の植物性および／または動物性油中で溶融し、その溶融物を液相温度より少なくとも２０℃上の温度を有する別の油用ランダウン容器に導入し、そこにおいて攪拌しそしてローターおよびステーターによって複数回の剪断処理に付してろう球状物と油とよりなる分散物を形成し、それからろう球状物を続く沈降処理によって分離することによって、合金成分を精錬しそして均一に分散させ並びに微細ろう粉末を製造する。
【選択図】なし
Description
本発明は、ろう合金を高温安定性の植物性および／または動物性油中で溶融し、その溶融物を液相温度より少なくとも２０℃上の温度を有する別の油入りランダウン容器(Oelvorlage)に導入し、そこにおいて攪拌しそしてローターおよびステーターによって複数回の剪断処理に付してろう球状物と油とよりなる分散物を形成し、それからろう球状物を続く沈降処理によって分離することによって、合金成分を精製しそして均一に分布させ並びに微細ろう粉末を製造する際の軟ろう中の不所望の反応生成物、例えば酸化物および／またはスラッジを軟ろうから除去する方法に関する。
ドイツ特許出願公開第１０，１６１，８２６号明細書（Ａ１）からは、錫−銀−銅−ろう合金をベースとする鉛不含の軟ろうが公知である。この軟ろうの場合には５〜２０重量％の銀、０．８〜１．２重量％の銅、残量の錫および通常の不純物を含有するベース合金に常に０．８〜１．２重量％のインジウムおよび０．０１〜０．２重量％のランタノイド類の元素、例えばランタンまたはネオジムが添加され合金化されている。
この公知の鉛不含の軟ろうは２１４℃から共融し始め、大きな錫樹枝状結晶の形成を抑制し、溶融後に滑らかで均一な表面を保証しそして良好な物理的および化学的性質、例えば非常に良好な濡れ性、高い両振り疲れ強度（Wechselfestigkeit)、良好な耐蝕性、塑性および弾性および小さい電気抵抗をも有する。
しかしながら合金の溶融およびこの公知の合金の微細ろう球状物への加工は、特に合金構成成分のランタンまたはネオジムの非常に高い反応性によって、ネオジムまたはランタンの反応生成物の凝集において球状物中に現れる重大な問題をもたらす。ネオジムは、例えば溶融物中の、痕跡量で必ず存在する残留結合酸素とも非常に激しく反応し、ろう球状物中で凝集して更により大きな形成物をもたらす酸化物を生じる。この酸化物は比較的に多量のネオジムを蓄積し、それ故にネオジムはマトリックス中あるいは粒界では不足している。更にＡｇ３ＳｎおよびＣｕ６Ｓｎ５の組成の金属間化合物相も生じ得る。
この種の軟ろうの加工性および電気的性質はこれらの困難な影響によって不利にも制限されている。
ドイツ特許第１９，８３０，０５７号明細書（Ｃ２）からは１〜１００μｍの粒度分布の軟ろうを無加圧で製造する方法も公知である。この方法では金属ろうを高温度安定性の植物性および動物性油中で溶融し、次いで攪拌しそしてローターおよびステーターによって複数回の剪断処理で分散させて一定の大きさのろう球状物とする。
米国特許第５，４１１，６０２号明細書（Ａ）によると、ろうは溶融されそして溶融したろうは不活性ガスによって小滴に細分される。不活性ガス雰囲気であるにもかかわらず、反応性金属のネオジムまたはランタンは結合酸素と反応し始め、その結果ろう合金は多かれ少なかれこれらの金属の酸化物を含有しておりそして例えばネオジムまたはランタンの微量混入物が多かれ少なかれ失われてしまうことを排除できない。
米国特許第６，２３１，６９１号明細書（Ｂ１）には４．７重量％の銀、１．７重量％の銅および０．１５重量％のニッケルを含有する錫ベースの鉛不含ろう合金が開示されている。この公知の合金は、ろう化合物の機械的／物理的性質に顕著なマイナスの影響を及ぼすＣｕ３Ｓｎ−および／またはＣｕ６Ｓｎ５−タイプの金属間化合物相を相当に形成する傾向がある。
本発明の課題は、この従来技術において、鉛不含軟ろう合金を微細ろう粉末に加工する際に反応性合金成分と酸素、窒素および他の反応相手成分との反応を正確に阻止し、ろう球状物のマトリックス中での反応生成物の凝集を避けそして合金成分をろう球状物のマトリックス中に均一に細分散させそして均一に分散させることである。
この課題は、請求項１、１０および１１の特徴的構成要件を有する冒頭に記載の方法によって解決される。この方法の有利な実施態様は従属形式の請求項から判る。
本発明の解決法は、ろうの溶融に使用する油が、軟ろう合金中において合金成分、例えばランタンまたはネオジムに対して不活性の媒体であり並びにろう合金中に含まれる反応生成物、例えば酸化物および／またはスラッジを溶解するための分離媒体でもあることに特徴がある。
更に本発明の方法は、ろう合金中の合金成分を幾分か精製しそしてこれらを合金中に均一に細分散分布させることを可能とする。この工程の複雑な課題は、元素の構造構成に非常に近い寸法を、剪断されたろう球状物自体が有することによって説明されるはずである。微細ろう粉末を製造するためにこれらのろうの溶融工程または加工で生じるランタノイドまたは他の反応性金属の含有酸化物または不利なスラッジを溶解することによって、マイクロコンタクトのためのあらゆる要求を満足する微細ろう粉末の調製に成功する。
別の長所および更なる説明を添付の図面を引用して以下に説明する。
本発明を以下の実施例によって更に詳細に説明する。
図１は従来技術に従う酸化ネオジム含有物を含む鉛不含ろう合金のＲＥＭ−写真（mapping:写像）である。
図２は図１に従う酸素分布を有するＲＥＭ−写真である。
図３ａおよびｂは図１に従うＡｇ３ＳｎおよびＣｕ６Ｓｎ５組成の金属間化合物相を有する鉛不含ろう合金のＲＥＭ−写真である。
図４ａ〜ｆは合金成分（銀、錫、銅、インジウム、ネオジムおよび酸素）がろう球状物中に分布する本発明に従って得られるろう球状物のＲＥＭ−写真である。
図１は従来技術に従う酸化ネオジム含有物を含む鉛不含ろう合金のＲＥＭ−写真（mapping:写像）である。
図２は図１に従う酸素分布を有するＲＥＭ−写真である。
図３ａおよびｂは図１に従うＡｇ３ＳｎおよびＣｕ６Ｓｎ５組成の金属間化合物相を有する鉛不含ろう合金のＲＥＭ−写真である。
図４ａ〜ｆは合金成分（銀、錫、銅、インジウム、ネオジムおよび酸素）がろう球状物中に分布する本発明に従って得られるろう球状物のＲＥＭ−写真である。
本発明の方法で、５〜１５μｍの直径を有する鉛不含合金のＳｎＡｇ５Ｃｕ１Ｉｎ１Ｎｄ０．２のろう微細球状物（タイプ６）が製造できる。図１、２、３ａおよび３ｂは従来技術に従う鉛不含ろう合金の一態様を示しており、これらからネオジム酸化物の含有物（図１）および金属間化合物相Ａｇ３ＳｎおよびＣｕ６Ｓｎ５（図３ａおよび３ｂ）を認めることができる。図２では合金中の酸素の分布が示されており、これは含有物が酸化物（Ｎｄ２Ｏ３）であることを実証している。酸化物含有物は２，２７２℃の溶融温度および７．２９ｇ／ｃｍ３の密度を有しており、そして硬質であり、可延性がなくそして脆弱である。更にこの酸化物は比較的に多量の元素状ネオジムを蓄積しており、その結果該ネオジムが粒界において不足しており、それによってろう接部分の両振り疲れ強度がひび割れおよび迅速なひび割れ伝播性によってマイナスの影響を受ける。
この含有物はろう化合物において断続電流および電気的性質における異常をもたらし、その結果このろうはマイクロコンタクトのためにはもはや特に良好には適していない。
図４ａ〜４ｆは本発明の方法に従って製造されたろう球状物中の鉛不含軟ろう合金の合金成分、即ち錫、銀、銅、インジウムおよびネオジムの分布を示している。
この目的のためには１２ｋｇの鉛不含ろう合金ＳｎＡｇ５Ｃｕ１Ｉｎ１Ｎｄ０．２を塊または紐状物として、３Ｌのひまし油の充填された溶融用容器中に入れ、この油を該ろう合金を溶融するために、ろう合金の液相温度より少なくとも２０℃上に加熱する。この油はろうに対して嫌気的に作用しそしてロウ溶融物を大気に対して完全に密封する。このろう溶融物からネオジム酸化物が溶融の際に放出される。このネオジム酸化物は溶融物に比べて比重が小さいので油中において上昇しそして装置の加工温度に達するまで２時間の間にそこで富化する。従って油は熱媒体および分散剤として機能するだけでなく、分離媒体としても機能する。
残留するろう溶融物をノズル系を通して、ひまし油よりなる油入り別のランダウン容器に流し出し、それによって沈殿する不純物を分離する。この油の温度も同様にろう合金の液相温度より少なくとも２０℃上にある。ろう溶融物を分散用反応器に導入し、そこにおいてろう溶融物を、２３ｍ／秒の周速でステーターの周りを回転するローターによって剪断処理に付して、ろう溶融物を小さいろう球状物に細分し、それによって溶融物の表面積を２５００倍に増大させそして元から包含されている不純物を放出する。細分されたろう球状物を、該ろう球状物の所望の粒度分布が達成されそして同時に残留不純物がろう溶融物から追い出されるまで、油と一緒に何度か、即ち少なくとも２０度、分散用反応器に循環させる。ろうを分散させる際に、ろうと油との１：２０〜１：５０容積比および１６分の分散時間で実施する。
この時間の経過後にろう球状物−油−分散混合物を沈降処理用容器に導入し、そこで沈降したロウ球状物を油中で固化させそして沈殿物を得る。分散処理の際に排除される不純物はろうに比べて比重が小さいので油中に集まる。油および不純物を吸引濾去し、それによってろう球状物を分離する。
図４ａは本発明の方法に従って製造されたろう球状物のマトリックス中のネオジムの分布を示している。図４ａにおいて、ネオジムの分布が規則的であり且つ整然としていることが判る。金属間化合物相は微細化されそして均一に分布している。他の全ての合金成分も同様に球状物の体積中に均一に分布しており、その結果最適なろう特性を達成することができる。
Claims (11)
- ろう合金を高温安定性の植物性および／または動物性油中で溶融し、その溶融物を液相温度より少なくとも２０℃上の温度を有する別の油入りランダウン容器に導入し、そこにおいて攪拌しそしてローターおよびステーターによって複数回の剪断処理に付してろう球状物と油とよりなる分散物を形成し、それからろう球状物を続く沈降処理によって分離することによって、合金成分を精製しそして均一に分布させ並びに微細ろう粉末を製造する際の軟ろう中の不所望の反応生成物、例えば酸化物および／またはスラッジを軟ろうから除去する方法において、
ａ）溶融物および反応生成物および／またはスラッジの分離媒体として並びにろうを溶融する際に反応生成物および／またはスラッジの放出に油を使用し、
ｂ）段階ａ）の後に溶融物と反応生成物および／またはスラッジとの間の比重差によって油中に、放出された反応生成物および／またはスラッジを富化し、
ｃ）反応生成物および／またはスラッジを含有する油を、液相温度より少なくとも２０℃上の温度で別の油入りランダウン容器中に溶融物を流し出して分離しそして反応生成物および／またはスラッジを含有する油を吸引濾過し、
ｄ）ろう溶融物の内部に未だ存在する反応生成物および／またはスラッジを、１：２０〜１：５０の溶融物：油の容積比を維持しながら１５．０〜２５ｍ／秒のステーター周速で剪断する際にろう溶融物の表面積を増大させることによって追い出し、
ｅ）ろう溶融物の内部から剪断の際に追い出される反応生成物および／またはスラッジを段階ｂ）の後に比重差によって油中に富化させ、
ｆ）残留するろう溶融物を１０〜３０分の回転時間の間、乱流混合して、ろう中の合金成分を均一に分布させ、
ｇ）段階ｃ）およびｅ）に従って富化された反応生成物および／またはスラッジをろう球状物の沈降後に油と一緒に分離する
ことを特徴とする、上記方法。 - 実質的にＳｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎおよびランタノイド類並びにランタノイド類の反応生成物よりなる合金の軟ろうを使用する、請求項１に記載の方法。
- 実質的にＳｎ、Ａｇ、Ｃｕ、ＩｎおよびＮｄ並びに酸化ネオジムおよび／またはＡｇ３Ｓｎ−およびＣｕ６Ｓｎ５−タイプの金属間化合物相の状態の反応生成物よりなる合金の軟ろうを使用する、請求項１または２に記載の方法。
- 実質的にＳｎ、Ａｇ、ＣｕおよびＮｉ並びにＣｕ３Ｓｎ−およびＣｕ６Ｓｎ５−タイプの金属間化合物相の状態の反応生成物よりなる合金の軟ろうを使用する、請求項１に記載の方法。
- 実質的にＳｎおよびＡｇ並びにＡｇ３Ｓｎ−タイプの金属間化合物相の状態の反応生成物よりなる合金の軟ろうを使用する、請求項１に記載の方法。
- 実質的にＳｎおよびＣｕ並びにＣｕ３Ｓｎ−およびＣｕ６Ｓｎ５−タイプの金属間化合物相の状態の反応生成物よりなる合金の軟ろうを使用する、請求項１に記載の方法。
- ２．５〜４５μｍの直径を有する微細ろう粉末を製造する、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
- ろう溶融物の表面積が剪断によって２０００〜４０００倍に増大される、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
- 分離用油としてひまし油を使用する、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
- ２．５〜４５μｍの直径の微細ろう粉末を製造するために軟ろう中の合金成分を精製し且つ均一分布させるために、動物性および／または植物性油、好ましくはひまし油を使用する方法。
- ２．５〜４５μｍの直径の微細ろう粉末を製造するために軟ろうから反応生成物、例えば酸化物および／またはスラッジを分離するため、動物性および／または植物性油、好ましくはひまし油を使用する方法。
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