專利名稱：晶態(tài)特種焊料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及釬焊所使用的焊料，特別是電器、電子工業(yè)中所使用的焊料及其制造方法。
釬焊的最終目的是能夠得到一個(gè)優(yōu)質(zhì)的接頭，使二個(gè)或二個(gè)以上的同種或異種母材形成不可拆卸的接頭，這就需要釬焊材料具備優(yōu)良的填滿釬縫和同母材相互作用的能力。隨著電器工業(yè)的迅猛發(fā)展，釬焊技術(shù)在電器上大量采用含金釬料和銀基釬料，對(duì)銀的消耗量越來越大，加之銀資源的匱乏，引起世界銀礦的日益枯竭，已成為世界性關(guān)注的熱點(diǎn)，如何來研制發(fā)明一種釬料完全能替代銀基釬料，少用白銀或不用白銀來達(dá)到銀基釬料所擁有的釬料全部特性及功能是非常重要的。
目前，國內(nèi)外代金、代銀釬焊材料雖然較多，但眾多的代金、代銀釬焊料存在著以下通病1.使用范圍較狹窄，功能性較差，只能取代銀基釬料的部分功能。
2.材料含氣量較大且夾雜，在釬焊時(shí)會(huì)產(chǎn)生爆濺。
3.材料的抗氧化能力極差。
4.材料多屬非晶態(tài)或通過加工后失去塑性，太脆，不宜成形。
5.材料的潤浸性較差，釬焊時(shí)不能形成焊接包角等等。
6.材料的穩(wěn)定性差。
由于，目前代銀焊料存在著許多弊端與不足，給電器行業(yè)上的推廣應(yīng)用作用不大。
本發(fā)明的目的即在于針對(duì)現(xiàn)有的代金、代銀焊料所存在的諸多缺點(diǎn)，包括使用范圍窄、功能性差、含氣量和含雜質(zhì)量大、抗氧化能力差，以及穩(wěn)定性、潤浸性不好、太脆、不易成型等方面的問題，而提供一種性能良好，制造成型技術(shù)先進(jìn)的晶態(tài)特種焊料及其制造方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種晶態(tài)特種焊料及其制造方法，包括用于釬接有色金屬的焊料和用于釬接黑色金屬的焊料，一、配方本焊料的配方有Cu、P、Sn、In、Zn、Ni幾種材料組成的特種焊料基體外，還含有表面活性物質(zhì)Mn、Li、Si、稀土元素；
二、制作工藝(1)按下面的配方一和配方二的百分比稱量各基體材料，用化學(xué)方法除去表面氧化物及污物，用超高純石墨容器將所有基體材料一次放入該容器后，加入表面活性物質(zhì)，然后用“A”強(qiáng)化劑覆蓋滿表面；(2)上爐加熱至熔解，靜置5分鐘即可出爐；(3)澆入預(yù)先準(zhǔn)備的模具內(nèi)，即獲得晶態(tài)特種焊料的材料基體；(4)成型將上述材料基體放入焊料成型裝置中擠壓成型。
焊料配方的具體重量百分比如下配方一釬接有色金屬的焊料基體P3～12％，Sn3～10％，In0.2～0.4％，Ni1～5％，其余為Cu；配方二釬接黑色金屬的焊料基體Zn2～5％，Sn3～7％，In2～4％，Ni5～10％，其余為Cu。
表面活性物質(zhì)的添加量，按每百公斤焊料基體中加入Mn3～5公斤，Li8～10公斤，Si2～6公斤，稀土5～7公斤。
“A”強(qiáng)化劑的化學(xué)成份組成的重量百分比為氧化硅20～30％，碳酸鈉40～50％，氧化銅粉末1～10％，其余為石英粉。
焊料成型裝置，主要由油缸(1)、成型模腔(3)和成型模具(5)組成，油缸(1)的推桿端部裝有可以從一端伸入成型模腔(3)內(nèi)的密封頭(2)，在成型模腔(3)的另一端裝有成型模具(5)，并在成型模腔(3)的外面裝有發(fā)熱元件(4)和測(cè)溫儀表(6)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果1.本發(fā)明從配方上、冶煉技術(shù)上、制造方法上克服了以上弊端與不足，從多數(shù)代銀釬料只能在有色金屬的釬接上擴(kuò)大到有色金屬與黑色金屬同樣釬接上。
2.本配方在熔煉上另加入“A”強(qiáng)化劑，使之整個(gè)熔煉過程更加完善與提高。
3.通過一次成型裝置，保證了材料基體一次成型的質(zhì)量，克服了傳統(tǒng)成型工藝中的氧化和夾雜問題。
附圖的圖面說明如下

圖1是本發(fā)明所提供的焊料成型裝置結(jié)構(gòu)示意圖下面結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步說明一、配方本發(fā)明的配方有Cu、P、Sn、In、Zn、Ni幾種材料組成的特種焊料基體外，還含有表面活性物質(zhì)Mn、Li、Si、稀土元素。具體配方重量百分比如下配方一釬接有色金屬的焊料基體P3～12％，Sn3～10％，In0.2～0.4％，Ni1～5％，其余為Cu；配方二釬接黑色金屬的焊料基體Zn2～5％，Sn3～7％，In2～4％，Ni5～10％，其余為Cu。
表面活性物質(zhì)添加量(每百公斤焊料基體添加量)Mn3～5公斤，Li8～10公斤，Si2～6公斤，稀土5～7公斤。
表面活性物質(zhì)對(duì)釬接中的作用表面活性物質(zhì)所研究的范圍是釬焊材料從固態(tài)加熱至液態(tài)，如何使金屬溶液更具有活力，能迅速填滿釬縫，使二個(gè)以上同種或異種母材形成不可拆卸的接頭。溶液都具有表面張力，為使在釬接過程中金屬溶液表面張力顯著減小，使之發(fā)生正吸附的物質(zhì)，對(duì)所需釬接的母材潤濕性得到較大改善，從而提高釬接的質(zhì)量。
表面活性物質(zhì)的研究除純金屬液態(tài)的表面張力外，更注重多元素組合后液態(tài)的表面張力。
二、制作工藝1.熔煉目前國內(nèi)外在熔煉上不外乎使用碳、電感應(yīng)、碳精等或使用真空等技術(shù)來熔煉。本配方的熔煉采用以上任何一種方法即可，但由于以上方法不能完全而有效地對(duì)材料的含氣雜質(zhì)以及材料本身通過加熱后的氧化加以控制與改善及清除(除真空熔煉)，故大多熔煉后的材料含氣量較高，含有材料本身的雜質(zhì)，即使通過精煉也難以達(dá)到要求的純度與充分的組合，使之加工后的釬料在釬接時(shí)有爆濺和組織分布不勻，釬料的穩(wěn)定性不好等缺陷。
本配方在熔煉上另加入“A”強(qiáng)化劑，使之整個(gè)熔煉過程更加完善。
“A”強(qiáng)化劑的構(gòu)成原理當(dāng)配方上爐加熱至固態(tài)與液態(tài)之間時(shí)，若材料無任何覆蓋劑的情況下，這時(shí)材料的氧化最激烈，所損耗的原材料最多，配方失之平衡?！癆”強(qiáng)化劑有很好的覆蓋避免強(qiáng)氧化又有除去材料本身的氣體及清除雜質(zhì)的功能，使之熔煉后的材料純度更純，適用于各熔煉過程。
“A”強(qiáng)化劑化學(xué)成份組成氧化硅20～30％，碳酸鈉40～50％，氧化銅粉末1～10％，其余為石英粉。
本配方最好使用真空熔煉。
2.操作步驟按配方百分比稱量各材料，用化學(xué)方法除去表面氧化物及污垢，用超高純石墨容器，將所有材料一次放入超高純石墨容器后，加入表面活性物質(zhì)，然后用“A”強(qiáng)化劑覆蓋滿表面，上爐加熱至熔解，靜置5分鐘即可出爐，澆入預(yù)先準(zhǔn)備的模具內(nèi)，即獲得晶態(tài)特種焊料的材料基體。
3.成型材料基體是無法適應(yīng)電器行業(yè)中的直接應(yīng)用的，要使材料基體成為電器、電子行業(yè)中可以應(yīng)用的焊料，還需將材料基體制造成型符合各用戶對(duì)焊料外形、尺寸的要求，才可真正成為晶態(tài)特種焊料。
材料基體成型制造過程及原理材料基體經(jīng)外力作用下來達(dá)到所需的形狀及尺寸。當(dāng)今，國內(nèi)外對(duì)焊料成型加工有冷軋、熱軋、吸管、甩拋等方法，本材料基體成型方法用以上方法都將難以成型或相當(dāng)不經(jīng)濟(jì)，而且在制造過程中會(huì)產(chǎn)生再次氧化或夾雜等。
本材料基體成型方法是通過材料基體在一密閉的容腔內(nèi)加溫至材料的最佳溫度區(qū)域，此時(shí)材料基體塑變能力最大，再通過強(qiáng)大外力擠壓成型。圖1為本發(fā)明所提供的焊料成型裝置示意圖，圖中所示本裝置主要由油缸1、成型模腔3和成型模具5組成，油缸1的推桿端部裝有一密封頭2，該密封頭2可以從一端伸入成型模腔3內(nèi)，在成型模腔3的另一端裝有成型模具5，并在成型模腔3的外面裝有發(fā)熱元件4和測(cè)溫儀表6。
操作過程截取一塊材料基體G放入成型模腔3內(nèi)加熱至最佳溫度，等測(cè)溫儀表6顯示材料基體G已達(dá)到最佳溫度即令油缸1一次加壓成型，通過這樣一整套裝置就可獲得焊料各種各樣形狀的尺寸要求(只要改變模具形狀，可成型圓形絲、扁平片或薄片等)。
通過這一裝置加工后的焊料，保證了材料基體一次成型的性能。克服了傳統(tǒng)加工方法在重復(fù)加工時(shí)的氧化及夾雜。
本發(fā)明宗旨在特種功能配方，優(yōu)質(zhì)熔煉技術(shù)，一次成型裝置。獲得了高品質(zhì)、高性能的晶態(tài)特種釬焊料。
權(quán)利要求
1.一種晶態(tài)特種焊料及其制造方法，包括用于釬接有色金屬的焊料和用于釬接黑色金屬的焊料，其特征在于一、配方本焊料的配方有Cu、P、Sn、In、Zn、Ni幾種材料組成的特種焊料基體外，還含有表面活性物質(zhì)Mn、Li、Si、稀土元素；配方一釬接有色金屬的焊料基體P3～12％，Sn3～10％，In0.2～0.4％，Ni1～5％，其余為Cu；配方二釬接黑色金屬的焊料基體Zn2～5％，Sn3～7％，In2～4％，Ni5～10％，其余為Cu。二、制作工藝(1)按上述配方百分比稱量各基體材料，用化學(xué)方法除去表面氧化物及污物，用超高純石墨容器將所有基體材料一次放入該容器后，加入表面活性物質(zhì)，然后用“A”強(qiáng)化劑覆蓋滿表面；(2)上爐加熱至熔解，靜置5分鐘即可出爐；(3)澆入預(yù)先準(zhǔn)備的模具內(nèi)，即獲得晶態(tài)特種焊料的材料基體；(4)成型將上述材料基體放入焊料成型裝置中擠壓成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶態(tài)特種焊料及其制造方法，其特征在于所說的表面活性物質(zhì)的添加量，按每百公斤焊料基體中加入Mn3～5公斤，Li8～10公斤，Si2～6公斤，稀土5～7公斤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶態(tài)特種焊料及其制造方法，其特征在于“A”強(qiáng)化劑的化學(xué)成份組成的重量百分比為氧化硅20～30％，碳酸鈉40～50％，氧化銅粉末1～10％，其余為石英粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶態(tài)特種焊料及其制造方法，其特征在于所說的焊料成型裝置，主要由油缸(1)、成型模腔(3)和成型模具(5)組成，油缸(1)的推桿端部裝有可以從一端伸入成型模腔(3)內(nèi)的密封頭(2)，在成型模腔(3)的另一端裝有成型模具(5)，并在成型模腔(3)的外面裝有發(fā)熱元件(4)和測(cè)溫儀表(6)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶態(tài)特種焊料及其制造方法,該焊料的配方有Cu、P、Sn、In、Zn、Ni幾種材料組成一種特種基體外,還含有表面活性物質(zhì),并在熔煉時(shí)要用“A”強(qiáng)化劑覆蓋表面,對(duì)于焊料基體還采用特制的成型裝置擠壓成型。本釬焊料的焊接材料在配方、冶煉技術(shù)和制造方法上克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的使用范圍窄、焊接潤浸性差,不易成型以及含氣、夾雜、易氧化等方面的缺點(diǎn),是一種性能良好,制造成型技術(shù)先進(jìn),適用范圍廣的晶態(tài)特種焊料,它是一種無金、無銀、成本低廉的優(yōu)質(zhì)焊料。
文檔編號(hào)B23K35/00GK1240694SQ9810274
公開日2000年1月12日 申請(qǐng)日期1998年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月1日
發(fā)明者程似龍, 張偉民, 陸玉林, 杭衛(wèi)國 申請(qǐng)人:洪若鋒