Метод за производство на спойка
Собственици на патент RU 2302932:
Изобретението може да се използва за запояване на части от електроника и радио оборудване. Получената спойка съдържа компоненти в следното съотношение, тегл.%: сребро - 1,5. 3,5; мед - 0,4. 1.0; германий - 0,1. 0,2; калай - останалото. При производството на спойка се смесват сребро, мед и калай в количество, избрано от условието за получаване на спойка с дадения състав. В твърдо състояние получената смес от компоненти се излива в тигела. Там се излива флюс на базата на органични съединения. Разтопете сместа и стопилката се нагрява до температура от 600.800°C. Изчисленото количество германий и флюс на базата на солни системи се добавят към стопилката. Поддържайте стопилката при тази температура за 5.10 минути, като я разбърквате. Охладете спойката със скорост най-малко 10°C/s. Технологията за производство на спойка осигурява увеличаване на якостта на спойката и спойките поради факта, че германият се фиксира под формата на равномерно разпределена фина фаза в процеса на производство и запояване на спойка.
Изобретението се отнася предимно до металургията на леки и цветни метали и може да се използва при производството на топими и безоловни припои.
Известни са безоловни спойки (Съвременни технологии за запояване, използващи безоловна спойка / Taniguchi Yoshikumi / / Kinzoku: Metals and Technol. - 2001. - 71, № 3. - S. 58. 63.). Тези спойки обикновено съдържат калай, сребро, мед с добавки на германий и бисмут. Използването на тези припои леко увеличава здравината на спойката. Укрепващият ефект обаче е сравнително малък.
Обикновено тези спойки се правят чрез смесване на компонентите в твърдо състояние, като към тях се добавя флюс. След това се разтопяват и след излагане се охлаждат (Lakedemonsky A.V., Khryapin V.E. Наръчник за запояване. - M .:Инженерство, 1959). С тази технология за производство на спойка германият се коагулира в големи частици и има само лек втвърдяващ ефект.
Известен е и безоловен състав на спойка (Състав на безоловен спой: US Pat. 5435968, MKI C22C 13/00 / Panthofer Robert E.; Touchstone, Inc. - N185114. Приложение 21.1.94. Публикувано на 25.7.95; NKI 420/561). Този състав на спойката е взет за прототип. Прототипът на припой съдържа калай, сребро, мед, германий и/или бисмут, като компонентите са взети в следното съотношение (%): Sn 79,97, Cu 3,15, Ag до 4, Ge до 1 и/или Bi до 1. Тази спойка може успешно да се използва при замяна на калаено-оловни припои и осигурява известно увеличаване на якостта на спойката. Въпреки това, прототипът на спойка също се произвежда по известна технология, която не позволява да се използва възможността за увеличаване на якостта на спойката поради наличието на германий в спойката.
Техническият резултат от изобретението е да се увеличи якостта на споените съединения.
Същността на изобретението се състои в това, че при използване на предложения метод за производство на спойка, компонентите в твърдо състояние се смесват, добавя се поток, получената смес се разтопява и след това се охлажда до стайна температура. За разлика от прототипа, флюс на базата на органични съединения се добавя към сместа от сребро, мед и калай, разтопената смес се нагрява до температура от 600.800°C. След това в стопилката се въвежда флюс на базата на солеви системи и германий, получената стопилка се поддържа при определената температура в продължение на 5,10 минути, като се разбърква, след което се охлажда със скорост най-малко 10°C/s. В същото време броят на компонентите се избира от условието за получаване на спойка, съдържаща тегл.%: сребро 1,5-3,5; мед 0,4-1,0; германий 0,1-0,2; калай - останалото.
Такъв набор от характеристики на изобретението, който характеризира метода за производство на спойка, осигурява увеличаване на якостта на спойката и следователно на спойката, тъй като германият се фиксира под формата на равномерно разпределена фина фаза в процеса на производство на спойка и запояване на ставите.
При този метод на производство на припой среброто, медта и калайът първо се смесват в твърдо състояние. Това е необходимо, за да може да се въведе германий във вече готова сплав на основните компоненти, която е евтектика. В този случай се осигурява равномерно разпределение на германия в евтектичната матрица, образувана в резултат на предварителното топене на основните компоненти. Загряването до температура от 600.800°C е необходимо, за да може въведеният в стопилката германий да бъде изцяло в течния разтвор. При температури под 600°C и последващо бързо охлаждане в структурата на сплавта, наред с фино диспергирани частици, се наблюдават и отделни големи частици германий. Нагряването над 800°C води до ненужен разход на енергия.
Поддържайте стопилката при температура от 600.800°C за 5.10 минути, като я разбърквате. При експозиция по-малка от 5 минути, разтвореният германий не се разпространява напълно в течната матрица на спойката. Експозицията за повече от 10 минути е неподходяща за извършване, тъй като германият се е разпределил равномерно върху спойката и увеличаването на експозицията ще увеличи сложността на нейното производство.
Бързото охлаждане от температура 600.800°C позволява да се фиксира равномерно и фино диспергирано разпределение на германий в сплавта. Ако спойката се охлади със скорост по-малка от 10°C/s, тогава настъпва коагулация на втвърдяващите се частици германий.
В този случай броят на компонентите се избира от условието за получаване на спойка, съдържаща, тегл.%: сребро1,5-3,5; мед 0,4-1,0; германий 0,1-0,2; калай - останалото.
Основата на спойката е тройна евтектика Sn/Ag/Cu с точка на топене 217°C. Ниската температура на топене осигурява най-ниската консумация на енергия и позволява запояване на продукти с ограничена температура на нагряване. Ако основните компоненти на спойката се вземат по-малко от долната или повече от горната граница на техния брой, тогава точката на топене на основата на спойката ще се увеличи, тъй като нейният състав ще се различава от евтектиката. В допълнение, увеличаването на съдържанието на компоненти над горната граница ще доведе до значително увеличение на цената на спойката.
Германий се въвежда в състава на спойката като втвърдяващ компонент. Намаляването на съдържанието му от долната граница ще доведе до намаляване на укрепващия ефект. Увеличаването на съдържанието на германий над горната граница леко повишава якостта на спойката, но води до значително увеличение на цената на спойката.
Пример за прилагане на предложения метод е производството на предложения състав на спойка Sn - 2.5Ag - 0.7Cu - 0.15Ge. Първо се смесват калай - 46,65 g, сребро - 2,5 g, мед - 0,7 g, изсипват се в тигела и отгоре се въвежда СЕ поток, който е алкохолен разтвор на колофон. След това тигелът със сместа се поставя в електросъпротивителна пещ SNOL - 1.6.2.5.1/11 - M1 U4.2. След като получената смес се стопи, тя се нагрява до температура от 600 ° C, след което 0,15 g германий се излива в стопилката и потокът Nokolok, който е смес от KF (46%) и AlF3 (54%), поддържа тази стопилка в продължение на 8 минути, като я разбърква. След това получената спойка се изсипва върху алуминиева тава, осигуряваща скорост на охлаждане 10°C/s, като броят на компонентите се избира от условието за получаване на спойка, съдържаща тегл.%: сребро - 2,5; мед - 0,7; германий - 0,15; калай -Почивка.
За определяне на механичните свойства на предложената спойка бяха направени отлети проби. За да направите това, припой, разтопен съгласно предложения метод, се разтопява в графитен тигел и се нагрява до 260 ° C, след което проба се отлива във форма за изпитване на якост на опън. Преди да се излее във формата, огледалото от разтопена спойка се почиства с колофон.
По същата технология са отлети подобни образци от спойка по прототип, изработен по познат начин.
Пробите бяха разкъсани на машина H50KT със скорост на захващане 4 mm/min.
Якостта на опън на прототипните проби беше 51,39 MPa, удължението 32,19%. Предложеният припой, направен съгласно предложения метод, има якост на опън 72,86 MPa и относително удължение 38,54%.
Спойка, направена по предложения метод, запоява медна жица с диаметър 3,8 mm с квадратна медна плоча със страна 15 mm и дебелина 4 mm, с отвор с диаметър 4 mm в центъра. Жицата и плочата се почистват с шкурка и се обезмасляват с ацетон. Флюсирането на телта и зоната на запояване на пластината се извършва с флюс Prima 2. Жицата беше вкарана в отвора на плочата и фиксирана. Сглобената проба с междина за запояване от 0,15 g, поставена в междината за запояване, се нагрява до температура от 250°C в пещ SNOL - 1.6.2.5.1/11 - M1 U4.2, задържана е за 1 минута и чрез визуален контрол на края на образуването на филе, експозицията е завършена и охладена на въздух.
Якостта на срязване на запоената проба беше 70,3-77,5 MPa.
Предложеният метод за производство на спойка може да се реализира от материали, известни в областта. За неговото прилагане могат да се използват известни средства, например графитни тигли, нагряването на компонентите на спойка може да се извърши в известна термичнаВ пещите охлаждането на спойка със скорост най-малко 10 ° C / s може да се извърши чрез изливане на спойка върху алуминиева тава, охладена отдолу с вода, скоростта на охлаждане може да се контролира чрез промяна на дебелината на спойката, излята върху тавата.
По този начин може да се заключи, че предложеният метод за производство на спойка осигурява техническия ефект на увеличаване на якостта на спойките. Следователно изобретението има индустриална приложимост.
Метод за производство на спойка, при който компонентите се смесват в твърдо състояние, добавя се поток, получената смес се разтопява и след това се охлажда до стайна температура, характеризиращ се с това, че първо се смесват сребро, мед и калай, към тях се добавя поток на основата на органични съединения и разтопената смес се нагрява до температура 600-800 ° C, след което в стопилката се въвежда поток на основата на солни системи и германий, резултатът стопилката се поддържа при определената температура за 5-10 минути, като се разбърква и след това се охлажда със скорост най-малко 10 ° C / s, докато броят на компонентите се избира от условието за получаване на спойка, съдържаща тегл.%: сребро 1,5-3,5, мед 0,4-1,0, германий 0,1-0,2, калай - останалото.