專利名稱：一種高純凈無鉛焊料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子行業(yè)軟釬焊所用軟釬焊料領(lǐng)域，尤其涉及一種高純凈無鉛焊料的制備方法。
背景技術(shù)：
目前用于電子行業(yè)的錫基釬料產(chǎn)品的制備方法無外乎兩種，一種是澆注法，一種是擠壓法。常規(guī)擠壓方式需要熔煉、鑄錠、切頭、銑面、擠壓等。擠壓過程中，錠與錠接頭處是一薄弱環(huán)節(jié)，易造成斷口，擠壓過程中，擠壓錠表面需涂少量潤滑油，易造成組織內(nèi)部缺陷。由于需經(jīng)過熔煉、鑄錠等工藝條件，熔煉、鑄錠的一致性條件很難控制，也會造成后續(xù)擠壓工藝的不一致性。澆注法大部分是人工澆注，即操作人員用容器在錫液表面將錫S出再注入模具中，冷卻過程完全暴露在空氣中進(jìn)行，一方面錫液靜置后氣體和雜質(zhì)會上浮到液體表面，采用表面取液體的方式不可避免地將氣體和雜質(zhì)混入了產(chǎn)品中，另一方面產(chǎn)品的冷卻過程暴露在空氣中，產(chǎn)品表面會產(chǎn)生新的氧化膜，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的氧含量升高，不利于后續(xù)的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高純凈無鉛焊料的制備方法，產(chǎn)品一致性好、成分均勻，氧含量低，產(chǎn)渣率低，同等條件下，產(chǎn)品產(chǎn)渣率可降低到2%以下。實現(xiàn)本發(fā)明目的所采取的技術(shù)方案是:采用熔煉爐熔化錫及合金物料，在熔煉爐中進(jìn)行脫氣-除渣-攪拌-抗氧化調(diào)質(zhì)-微量元素添加的無鉛焊料熔體凈化及調(diào)質(zhì)處理工藝，完成后將錫液導(dǎo)入保溫爐，進(jìn)一步脫氣-除渣-攪拌-靜置-過濾，獲得高純凈無鉛焊料合金，再將合金液流入連續(xù)鑄擠機(jī)的輪槽中，在鑄擠輪的冷卻作用下形成固態(tài)，在輪槽的摩擦力作用下擠出模具而成型，制備出高純凈無鉛焊料鑄擠條。本發(fā)明所述高純凈無鉛焊料的制備方法具體包括以下步驟。在熔煉爐中進(jìn)行熔體凈化及調(diào)質(zhì)處理工藝的具體方法是，將配好的錫及合金料放入熔煉爐中，熔煉爐溫度升到310 340°C后，進(jìn)行攪拌處理，攪拌過程中，將0.15
0.25Mpa的氮氣和占熔體總重0.1 0.2%的六氯乙烷精煉劑吹入熔煉爐中錫合金液中，攪拌器轉(zhuǎn)速為25 30轉(zhuǎn)/分鐘，并不斷調(diào)整攪拌器的位置，進(jìn)行除渣、除氣處理；根據(jù)需要添加抗氧化元素及焊料專用的微量元素，大部分以中間合金的形式添加，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理工藝，精煉、調(diào)質(zhì)處理時間30 40min，然后靜置20min，降溫到280 310°C后將表面渣撈走。在保溫爐中進(jìn)行處理的具體方法是，保溫爐溫度控制在270 290°C，進(jìn)行攪拌處理，并通入0.07 0.12Mpa的氮氣，攪拌器轉(zhuǎn)速為15 20轉(zhuǎn)/分鐘，持續(xù)攪拌，每隔7 8h進(jìn)行一次撈渣處理。在保溫爐的下部安裝有陶瓷過濾板，使錫合金液經(jīng)過濾板過濾后經(jīng)導(dǎo)流管及流量控制閥流入連續(xù)鑄擠機(jī)的輪槽中，導(dǎo)流管與鑄擠機(jī)連接處用氮氣保護(hù)，導(dǎo)流管密閉、保溫處理，與空氣隔絕。
在連續(xù)鑄擠機(jī)中操作的具體方法為，啟動連續(xù)鑄擠機(jī)，開始轉(zhuǎn)動鑄擠輪，轉(zhuǎn)速控制在12 15轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)整擠壓靴的壓緊螺絲，控制擠壓靴與鑄擠輪的間隙，達(dá)到擠出與流入的動平衡狀態(tài)，同時調(diào)節(jié)鑄擠輪的冷卻水流量，液態(tài)金屬被導(dǎo)入鑄擠輪的溝槽與槽封塊形成的擠壓型腔中，在鑄擠輪槽與坯料之間摩擦作用下使料充滿擠壓型腔，調(diào)節(jié)擠壓腔處的冷卻水流量，使擠壓腔的料溫穩(wěn)定地控制在120 150°C，同時調(diào)節(jié)擠壓模具的冷卻水流量，使擠出所獲得制品達(dá)到鏡面要求，擠出制品溫度控制在60 90°C。與現(xiàn)有工藝技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點。I)無鉛焊料的制備通常有兩大步:首先熔煉制備中間合金，然后制備無鉛焊料。本項目采用“脫氣-除渣-攪拌-抗氧化調(diào)質(zhì)處理-微量元素添加”及“脫氣-除渣-攪拌-過濾”精煉及調(diào)質(zhì)處理工藝制備高純凈無鉛焊料，不同于現(xiàn)有工藝技術(shù)，避免了澆鑄法、擠壓法等勞動強度大，生產(chǎn)效率低，表面氧化嚴(yán)重，產(chǎn)品一致性差及油污、孔隙、氣泡、夾裹氧化皮等缺陷。2)本項目采用連續(xù)鑄擠加工成型無鉛焊料，實現(xiàn)了液態(tài)金屬直接擠壓成型，使產(chǎn)品一致性好、成分均勻，渣率低，氧含量低，表面為鏡面。通過本發(fā)明所述方法，可實現(xiàn)高純凈無鉛焊料的生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實施方案實施例1:將配好的SnAg0.3Cu0.7放入熔煉爐中，熔煉爐溫度升到330°C后，將氮氣(0.2MPa)和占熔體總重0.1 0.2%的六氯乙烷精煉劑吹入SnAg0.3Cu0.7合金溶液中進(jìn)行攪拌、除渣、除氣精煉處理，精煉時間40min，后靜置20min，表面渣撈處理，后降溫到280 310°C ;將精煉后的錫合金液導(dǎo)入保溫爐中，保溫爐溫度控制在270 290°C，并通入氮氣(0.1MPa)進(jìn)行攪拌、除渣、除氣精煉處理，攪拌時間為持續(xù)作業(yè)；錫合金液經(jīng)陶瓷過濾板流出，并流入連續(xù)鑄擠機(jī)的輪槽中，轉(zhuǎn)速控制在12 15轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)節(jié)擠壓靴與鑄擠輪的間隙及調(diào)節(jié)鑄擠輪、擠壓型腔擠壓模具的冷卻水流量，在擠壓輪槽與坯料之間摩擦作用下使料充滿擠壓型腔，擠壓腔的料溫穩(wěn)定地控制在120 150°C，并擠出鏡面要求的制品，擠出制品溫度控制在60 90°C，經(jīng)冷卻、熱風(fēng)吹干，沖裁成成品。由此生產(chǎn)出的SnAg0.3Cu0.7無鉛焊料表面為鏡面，氧含量8ppm，經(jīng)8小時溫度260°C的波峰焊渣率測試，產(chǎn)渣率為1.7%。實施例2:將配好的SnAg3.0Cu0.5放入熔煉爐中，熔煉爐溫度升到320°C后，將氮氣(0.2MPa)和占熔體總重0.1 0.2%的六氯乙烷精煉劑吹入SnAg3.0Cu0.5合金溶液中進(jìn)行攪拌、除渣、除氣精煉處理，精煉時間40min，后靜置20min，表面渣撈處理，后降溫到280 310°C ;將精煉后的錫合金液導(dǎo)入保溫爐中，保溫爐溫度控制在270 290°C，并通入氮氣(0.1MPa)進(jìn)行攪拌、除渣、除氣精煉處理，攪拌時間為持續(xù)作業(yè)；錫合金液經(jīng)陶瓷過濾板流出，并流入連續(xù)鑄擠機(jī)的輪槽中，轉(zhuǎn)速控制在12 15轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)節(jié)擠壓靴與鑄擠輪的間隙及調(diào)節(jié)鑄擠輪、擠壓型腔擠壓模具的冷卻水流量，在擠壓輪槽與坯料之間摩擦作用下使料充滿擠壓型腔，擠壓腔的料溫穩(wěn)定地控制在120 150°C，并擠出鏡面要求的制品，擠出制品溫度控制在60 90°C，冷卻、熱風(fēng)吹干，沖裁成成品。由此生產(chǎn)出的SnAg3.0Cu0.5無鉛焊料表面為鏡面，氧含量6ppm，經(jīng)8小時溫度260°C的波峰焊渣率測試，產(chǎn)渣率為1.5%。實施例3:將配好的SnCu0.7放入熔煉爐中，熔煉爐溫度升到340°C后，將氮氣(0.2MPa)和占熔體總重0.1 0.2%的六氯乙烷精煉劑吹入SnCu0.7合金溶液中進(jìn)行攪拌、除渣、除氣精煉處理，精煉時間40min，后靜置20min，表面渣撈處理，后降溫到280 310°C;將精煉后的錫合金液導(dǎo)入保溫爐中，保溫爐溫度控制在270 290°C，并通入氮氣(0.1MPa)進(jìn)行攪拌、除渣、除氣精煉處理，攪拌時間為持續(xù)作業(yè)；錫合金液經(jīng)陶瓷過濾板流出，并流入連續(xù)鑄擠機(jī)的輪槽中，轉(zhuǎn)速控制在12 15轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)節(jié)擠壓靴與鑄擠輪的間隙及調(diào)節(jié)鑄擠輪、擠壓型腔擠壓模具的冷卻水流量，在擠壓輪槽與坯料之間摩擦作用下使料充滿擠壓型腔，擠壓腔的料溫穩(wěn)定地控制在120 150°C，并擠出鏡面要求的制品，擠出制品溫度控制在60 90°C，經(jīng)冷卻、熱風(fēng)吹干，沖裁成成品。由此生產(chǎn)出的SnCu0.7無鉛焊料表面為鏡面，氧含量9ppm，經(jīng)8小時溫度260°C的波峰焊渣率測試，產(chǎn)渣率為1.8%。以上實施例只是本發(fā)明制備方法的個例，本發(fā)明還可適用于其它合金成分高純凈無鉛焊料的制備。
權(quán)利要求
1.一種高純凈無鉛焊料的制備方法，包括以下步驟:采用熔煉爐熔化錫及合金物料，在熔煉爐中進(jìn)行脫氣-除渣-攪拌-抗氧化調(diào)質(zhì)-微量元素添加的無鉛焊料熔體凈化及調(diào)質(zhì)處理工藝，完成后將錫液導(dǎo)入保溫爐，進(jìn)一步脫氣-除渣-攪拌-靜置-過濾，獲得高純凈無鉛焊料合金，再將合金液流入連續(xù)鑄擠機(jī)的輪槽中，在鑄擠輪的冷卻作用下形成固態(tài)，在輪槽的摩擦力作用下擠出模具而成型，制備出高純凈無鉛焊料鑄擠條。
2.按照權(quán)利要求1所述的高純凈無鉛焊料的制備方法，其特征是:在熔煉爐中進(jìn)行熔體凈化及調(diào)質(zhì)處理工藝的具體方法是，將配好的錫及合金料放入熔煉爐中，熔煉爐溫度升到310 340°C后，進(jìn)行攪拌處理，攪拌過程中，將0.15 0.25Mpa的氮氣和占熔體總重0.1 0.2%的六氯乙烷精煉劑吹入熔煉爐中錫合金液中，攪拌器轉(zhuǎn)速為25 30轉(zhuǎn)/分鐘，并不斷調(diào)整攪拌器的位置，進(jìn)行除渣、除氣處理；根據(jù)需要添加抗氧化元素及焊料專用的微量元素，大部分以中間合金的形式添加，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理工藝，精煉、調(diào)質(zhì)處理時間30 40min，然后靜置20min，降溫到280 310°C后將表面渣撈走。
3.按照權(quán)利要求2所述的高純凈無鉛焊料的制備方法，其特征是:在保溫爐中進(jìn)行處理的具體方法是，保溫爐溫度控制在270 290°C，進(jìn)行攪拌處理，并通入0.07 0.12Mpa的氮氣，攪拌器轉(zhuǎn)速為15 20轉(zhuǎn)/分鐘，持續(xù)攪拌，每隔7 8h進(jìn)行一次撈渣處理。
4.按照權(quán)利要求3所述的高純凈無鉛焊料的制備方法，其特征是，在保溫爐的下部安裝有陶瓷過濾板，使錫合金液經(jīng)過濾板過濾后經(jīng)導(dǎo)流管及流量控制閥流入連續(xù)鑄擠機(jī)的輪槽中，導(dǎo)流管與鑄擠機(jī)連接處用氮氣保護(hù)，導(dǎo)流管密閉、保溫處理，與空氣隔絕。
5.按照權(quán)利要求1所述的高純凈無鉛焊料的制備方法，其特征是:在連續(xù)鑄擠機(jī)中操作的具體方法為，啟動連續(xù)鑄擠機(jī)，開始轉(zhuǎn)動鑄擠輪，轉(zhuǎn)速控制在12 15轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)整擠壓靴的壓緊螺絲，控制擠壓靴與鑄擠輪的間隙，達(dá)到擠出與流入的動平衡狀態(tài)，同時調(diào)節(jié)鑄擠輪的冷卻水流量，液態(tài)金屬被導(dǎo)入鑄擠輪的溝槽與槽封塊形成的擠壓型腔中，在鑄擠輪槽與坯料之間摩擦作用下使料充滿擠壓型腔，調(diào)節(jié)擠壓腔處的冷卻水流量，使擠壓腔的料溫穩(wěn)定地控制在120 150°C，同時調(diào)節(jié)擠壓模具的冷卻水流量，使擠出所獲得制品達(dá)到鏡面要求，擠出制品溫度控制在60 90°C。
全文摘要
本發(fā)明屬于電子行業(yè)軟釬焊所用軟釬焊料領(lǐng)域，尤其涉及一種高純凈無鉛焊料的制備方法。本發(fā)明的方案是采用熔煉爐熔化錫及合金物料，在熔煉爐中進(jìn)行脫氣-除渣-攪拌-抗氧化調(diào)質(zhì)-微量元素添加的無鉛焊料熔體凈化及調(diào)質(zhì)處理工藝，完成后將錫液導(dǎo)入保溫爐，進(jìn)一步脫氣-除渣-攪拌-靜置-過濾，獲得高純凈無鉛焊料合金，再將合金液流入連續(xù)鑄擠機(jī)的輪槽中，在鑄擠輪的冷卻作用下形成固態(tài)，在輪槽的摩擦力作用下擠出模具而成型，制備出高純凈無鉛焊料鑄擠條。本發(fā)明的產(chǎn)品一致性好、成分均勻，氧含量低，產(chǎn)渣率低，同等條件下，產(chǎn)品產(chǎn)渣率可降低到2%以下。
文檔編號C22C1/02GK103100805SQ20131005171
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月17日
發(fā)明者白海龍, 劉寶權(quán), 張劍林, 趙玲彥, 汪洋, 古列東, 秦俊虎, 呂金梅, 黃迎紅 申請人:云南錫業(yè)錫材有限公司