一種鋁合金表面局部軟釬料鍍層制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種侶合金表面局部軟針料鍛層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 侶合金具有比重小、導(dǎo)熱好、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。在電子工業(yè)中主要起機(jī)械支撐、電 信號(hào)傳送、散熱、電磁場(chǎng)屏蔽、電路保護(hù)等作用，近年來(lái)由于銅價(jià)格的持續(xù)上漲，部分銅構(gòu)件 逐漸被侶合金所替代。從電子產(chǎn)品的制造角度來(lái)講，要求侶合金必須有良好的可焊性。電 子封裝常使用的軟針焊針料很難在侶合金上潤(rùn)濕鋪展，故電子制造業(yè)中通過在侶合金表面 電鍛錫的工藝改善侶合金構(gòu)件的可焊性。侶合金的電鍛錫工藝較為成熟，已廣泛應(yīng)用于電 子制造等行業(yè)中。電鍛錫主要有W下幾個(gè)主要步驟：化學(xué)除油一清洗一酸蝕活化一清洗一 浸儀一清洗一預(yù)鍛銅一清洗一鍛錫。相比之下，在侶及侶合金上電鍛要比在鋼鐵及銅等金 屬上電鍛要困難的多，其主要原因有W下幾個(gè)方面：
[0003] 1、侶是一種比較活潑的金屬，對(duì)氧具有很大的親和力，極易形成天然氧化膜，氧化 膜的存在使其與鍛層的結(jié)合力降低。
[0004] 2、侶的電極電勢(shì)較低（擴(kuò)AI3.+-/A1= -1.66、'），浸入電鍛液時(shí)能與多種金屬離子進(jìn)行 置換反應(yīng)，，在侶表面生成接觸鍛層，使電鍛層與基體的結(jié)合強(qiáng)度降低。
[0005] 3、侶是兩性金屬，能溶于酸與堿，在酸性或堿性金屬電鍛液中都不穩(wěn)定。
[0006] 4、侶合金鑄件有砂眼、氣孔，會(huì)殘留鍛液和氨氣，容易鼓泡，也會(huì)降低鍛層與基體 的結(jié)合力。
[0007] 另一方面，在電子制造業(yè)中，侶合金用于機(jī)械支撐的同時(shí)需要與一些電路、電子元 器件進(jìn)行互聯(lián)。由于具有機(jī)械支撐的作用，侶合金構(gòu)件的面積較大，而需要與其他器件互聯(lián) 的面積在整個(gè)侶合金構(gòu)件上只占非常小的比例。電鍛工藝需要將整個(gè)侶構(gòu)件全部進(jìn)行電 鍛，增加了電子制造成本也造成能源與原料的浪費(fèi)并對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不必要的污染。到目前為 止，仍然沒有一種可行的鍛錫工藝可W在侶合金表面高效、低成本、無(wú)污染的實(shí)現(xiàn)局部鍛錫 或軟針料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種侶或侶合金材料的表面 局部軟針料鍛層的制備方法。本方法可在大氣環(huán)境中在侶合金表面直接形成任意面積的錫 鍛層或軟針料鍛層并且不損傷合金表面形貌。
[0009] 本發(fā)明提供的一種大氣環(huán)境下的侶合金表面局部軟針料鍛層的制備方法，包括， 利用超聲聲化學(xué)作用，在大氣環(huán)境下，在侶合金表面形成任意面積的局部軟針料鍛層。
[0010] 所述方法先使用市售侶合金油污清洗劑對(duì)侶合金表面需要鍛層的位置進(jìn)行擦拭 W達(dá)到局部除油去污效果。該方法不用對(duì)侶合金表面全部清洗、酸蝕W及去除機(jī)械紋，只對(duì) 需要軟針料鍛層的區(qū)域進(jìn)行局部除油去污即可，可降低生產(chǎn)成本和使用清洗劑造成的環(huán)境 污染問題。
[0011] 所用超聲波焊頭為鐵基合金或陶瓷，焊頭可分為兩類：（1)焊頭下表面形狀、面積 和需要制備的鍛層的形狀、面積相同。此類型焊頭適用于制備小面積鍛層（鍛層面積小于 0.01m2) (2)焊頭下表面為正方形或長(zhǎng)方形，邊緣有倒角，面積根據(jù)鍛層面積而定。此類型 焊頭適用于制備大面積鍛層，倒角的設(shè)計(jì)有利于針料在焊頭移動(dòng)的過程中填充到焊頭和侶 合金表面。兩類焊頭的厚度根據(jù)超聲發(fā)生器和變幅桿的特性而定，最終要求焊頭的振幅為： 5 ~20ym。
[0012] 所述方法進(jìn)一步優(yōu)選W下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0013] (一）、將侶合金表面需要鍛層的部位去污清理后，在表面鋪放200ym-lmm軟針 料，并加熱至軟針料融化。優(yōu)選將軟針料加熱至超過液相線10~50°C。
[0014] (二）、將超聲波焊頭置于烙融軟針料上，與侶合金表面保持5~500ym的距離。 優(yōu)選為將與超聲波焊頭相連的鐵基合金或陶瓷等難與軟針料反應(yīng)的超聲波傳導(dǎo)介質(zhì)與侶 合金表面間隙為5~200ym，加熱至200~300°C;超聲傳導(dǎo)介質(zhì)可W平行的在侶合金表面 移動(dòng)。
[0015] (S)、施加超聲波。優(yōu)選超聲波頻率為15~100曲Z、振幅為1~20ym的縱向或 橫向超聲波，超聲處理3~20s或W0~5m/min的速度移動(dòng)超聲傳導(dǎo)介質(zhì)W覆蓋整個(gè)需要 鍛層的區(qū)域。然后空冷至室溫，即可得到侶或侶合金表面局部鍛錫或錫基軟針料。當(dāng)工藝 參數(shù)不在此范圍時(shí)，例如超聲波施加時(shí)間為2S，鍛層制備效果變差，侶合金表面不能形成完 整鍛層。
[0016] 所述軟針料為純錫或錫基針料，錫基軟針料按重量百分比由：Sn:10~100%;Pb: 0 ~37%;Ag:0 ~5%;Cu:0 ~5%;Zn:0 ~9%;Bi:0 ~57% ;A1 :0 ~14%組成。
[0017] 所述軟針料優(yōu)選為錐狀、球狀或塊狀。
[0018] 所述方法進(jìn)一步優(yōu)選方案為，在超聲處理后使用熱風(fēng)整平設(shè)備去除多余針料。
[0019] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果包括：
[0020] 本發(fā)明中鍛層在大氣環(huán)境下制備，無(wú)需進(jìn)行氧化膜去除工藝，同時(shí)避免了因侶氧 化膜去除不徹底而產(chǎn)生的缺陷。鐵基合金或陶瓷等超聲波傳導(dǎo)介質(zhì)難與錫基軟針料發(fā)生反 應(yīng)，不影響鍛層的成分、清洗方便可反復(fù)使用。本發(fā)明利用超聲聲化學(xué)的作用和空間結(jié)構(gòu)對(duì) 超聲波傳導(dǎo)、對(duì)液態(tài)金屬的作用，在不使用針劑的情況下在侶合金表面局部快速的形成錫 或軟針料鍛層。鍛層制備過程簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、大幅減小生產(chǎn)周期；節(jié)能環(huán)保的同時(shí) 大幅降低生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0021] 圖1為【具體實(shí)施方式】一侶合金表面局部鍛層制備過程示意圖。
[0022] 圖2為【具體實(shí)施方式】二侶合金表面局部鍛層制備過程示意圖。
[0023] 圖3為【具體實(shí)施方式】屯侶合金表面局部鍛層制備過程示意圖。
[0024] 圖4為【具體實(shí)施方式】八侶合金表面局部鍛層制備過程示意圖。
[00巧]圖5為錫鍛層和侶合金界面邸S巧nergyDispersiveSpectroscopy能譜儀）線 掃描結(jié)果，通過線掃描結(jié)果可知，錫與侶合金形成互擴(kuò)散。
[00%] 其中，1為變幅桿（超聲波焊頭）；2為與變幅桿相連的鐵基合金或陶瓷等不與軟 針料發(fā)生反應(yīng)的超聲波傳導(dǎo)介質(zhì)，傳導(dǎo)介質(zhì)下端帶有倒角W促進(jìn)軟針料填縫，傳導(dǎo)介質(zhì)可 連同變幅桿一起W-定的速度平行移動(dòng)；3為錫球或軟針料球；4為侶合金。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 為了解釋本發(fā)明，下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā) 明不限于此。
【具體實(shí)施方式】 [0028] 一：
[0029] 如圖1所示，本實(shí)施方式侶或侶合金的局部鍛層按W下步驟實(shí)現(xiàn)：一、將侶合金需 要鍛層的部位去污清理后在表面鋪放面積為15X15mm、厚度為300ym的錫錐。二、將與超 聲波焊頭相連的鐵基合金超聲波傳導(dǎo)介質(zhì)（下表面積為20X20mm)置于錫錐上并加熱至 250°C。S、施加頻率為30曲Z、振幅為5ym的縱向超聲波，超聲處理15s后移除超聲波傳導(dǎo) 介質(zhì)，使用熱風(fēng)整平設(shè)備去除多余的錫并將侶合金置于空氣中冷卻至室溫。
[0030] 對(duì)鍛層進(jìn)行宏觀檢查，鍛層表面整潔無(wú)空穴。通過邸S線掃描可知錫與侶合金形 成良好的冶金結(jié)合，如圖5所示。
【具體實(shí)施方式】 [0031] 二：
[0032] 如圖2所示，本實(shí)施方式侶或侶合金的局部鍛層按W下步驟實(shí)現(xiàn)：一、將侶合金需 要鍛層的部位去污清理后在表面鋪放面積為25X25mm、厚度為300ym的錫錐。二、將與超 聲波焊頭相連的陶瓷超聲波傳導(dǎo)介質(zhì)（下表面積為10X10mm)置于錫錐上并加熱至250°C。 S、施加頻率為30曲