一种铝合金表面局部软钎料镀层制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属材料技术领域，特别设及一种侣合金表面局部软针料锻层的制备方法。
【背景技术】
[0002] 侣合金具有比重小、导热好、性价比高等优点。在电子工业中主要起机械支撑、电 信号传送、散热、电磁场屏蔽、电路保护等作用，近年来由于铜价格的持续上涨，部分铜构件 逐渐被侣合金所替代。从电子产品的制造角度来讲，要求侣合金必须有良好的可焊性。电 子封装常使用的软针焊针料很难在侣合金上润湿铺展，故电子制造业中通过在侣合金表面 电锻锡的工艺改善侣合金构件的可焊性。侣合金的电锻锡工艺较为成熟，已广泛应用于电 子制造等行业中。电锻锡主要有W下几个主要步骤：化学除油一清洗一酸蚀活化一清洗一 浸儀一清洗一预锻铜一清洗一锻锡。相比之下，在侣及侣合金上电锻要比在钢铁及铜等金 属上电锻要困难的多，其主要原因有W下几个方面：
[0003] 1、侣是一种比较活泼的金属，对氧具有很大的亲和力，极易形成天然氧化膜，氧化 膜的存在使其与锻层的结合力降低。
[0004] 2、侣的电极电势较低（扩AI3.+-/A1= -1.66、'），浸入电锻液时能与多种金属离子进行 置换反应，，在侣表面生成接触锻层，使电锻层与基体的结合强度降低。
[0005] 3、侣是两性金属，能溶于酸与碱，在酸性或碱性金属电锻液中都不稳定。
[0006] 4、侣合金铸件有砂眼、气孔，会残留锻液和氨气，容易鼓泡，也会降低锻层与基体 的结合力。
[0007] 另一方面，在电子制造业中，侣合金用于机械支撑的同时需要与一些电路、电子元 器件进行互联。由于具有机械支撑的作用，侣合金构件的面积较大，而需要与其他器件互联 的面积在整个侣合金构件上只占非常小的比例。电锻工艺需要将整个侣构件全部进行电 锻，增加了电子制造成本也造成能源与原料的浪费并对环境产生不必要的污染。到目前为 止，仍然没有一种可行的锻锡工艺可W在侣合金表面高效、低成本、无污染的实现局部锻锡 或软针料。
【发明内容】
[0008] 鉴于现有技术存在的技术问题，本发明的目的是提供一种侣或侣合金材料的表面 局部软针料锻层的制备方法。本方法可在大气环境中在侣合金表面直接形成任意面积的锡 锻层或软针料锻层并且不损伤合金表面形貌。
[0009] 本发明提供的一种大气环境下的侣合金表面局部软针料锻层的制备方法，包括， 利用超声声化学作用，在大气环境下，在侣合金表面形成任意面积的局部软针料锻层。
[0010] 所述方法先使用市售侣合金油污清洗剂对侣合金表面需要锻层的位置进行擦拭 W达到局部除油去污效果。该方法不用对侣合金表面全部清洗、酸蚀W及去除机械纹，只对 需要软针料锻层的区域进行局部除油去污即可，可降低生产成本和使用清洗剂造成的环境 污染问题。
[0011] 所用超声波焊头为铁基合金或陶瓷，焊头可分为两类：（1)焊头下表面形状、面积 和需要制备的锻层的形状、面积相同。此类型焊头适用于制备小面积锻层（锻层面积小于 0.01m2) (2)焊头下表面为正方形或长方形，边缘有倒角，面积根据锻层面积而定。此类型 焊头适用于制备大面积锻层，倒角的设计有利于针料在焊头移动的过程中填充到焊头和侣 合金表面。两类焊头的厚度根据超声发生器和变幅杆的特性而定，最终要求焊头的振幅为： 5 ~20ym。
[0012] 所述方法进一步优选W下步骤实现：
[0013] (一）、将侣合金表面需要锻层的部位去污清理后，在表面铺放200ym-lmm软针 料，并加热至软针料融化。优选将软针料加热至超过液相线10~50°C。
[0014] (二）、将超声波焊头置于烙融软针料上，与侣合金表面保持5~500ym的距离。 优选为将与超声波焊头相连的铁基合金或陶瓷等难与软针料反应的超声波传导介质与侣 合金表面间隙为5~200ym，加热至200~300°C;超声传导介质可W平行的在侣合金表面 移动。
[0015] (S)、施加超声波。优选超声波频率为15~100曲Z、振幅为1~20ym的纵向或 横向超声波，超声处理3~20s或W0~5m/min的速度移动超声传导介质W覆盖整个需要 锻层的区域。然后空冷至室溫，即可得到侣或侣合金表面局部锻锡或锡基软针料。当工艺 参数不在此范围时，例如超声波施加时间为2S，锻层制备效果变差，侣合金表面不能形成完 整锻层。
[0016] 所述软针料为纯锡或锡基针料，锡基软针料按重量百分比由：Sn:10~100%;Pb: 0 ~37%;Ag:0 ~5%;Cu:0 ~5%;Zn:0 ~9%;Bi:0 ~57% ;A1 :0 ~14%组成。
[0017] 所述软针料优选为锥状、球状或块状。
[0018] 所述方法进一步优选方案为，在超声处理后使用热风整平设备去除多余针料。
[0019] 本发明相对于现有技术的有益效果包括：
[0020] 本发明中锻层在大气环境下制备，无需进行氧化膜去除工艺，同时避免了因侣氧 化膜去除不彻底而产生的缺陷。铁基合金或陶瓷等超声波传导介质难与锡基软针料发生反 应，不影响锻层的成分、清洗方便可反复使用。本发明利用超声声化学的作用和空间结构对 超声波传导、对液态金属的作用，在不使用针剂的情况下在侣合金表面局部快速的形成锡 或软针料锻层。锻层制备过程简单，易于实现自动化、大幅减小生产周期；节能环保的同时 大幅降低生产成本。
【附图说明】
[0021] 图1为【具体实施方式】一侣合金表面局部锻层制备过程示意图。
[0022] 图2为【具体实施方式】二侣合金表面局部锻层制备过程示意图。
[0023] 图3为【具体实施方式】屯侣合金表面局部锻层制备过程示意图。
[0024] 图4为【具体实施方式】八侣合金表面局部锻层制备过程示意图。
[00巧]图5为锡锻层和侣合金界面邸S巧nergyDispersiveSpectroscopy能谱仪）线 扫描结果，通过线扫描结果可知，锡与侣合金形成互扩散。
[00%] 其中，1为变幅杆（超声波焊头）；2为与变幅杆相连的铁基合金或陶瓷等不与软 针料发生反应的超声波传导介质，传导介质下端带有倒角W促进软针料填缝，传导介质可 连同变幅杆一起W-定的速度平行移动；3为锡球或软针料球；4为侣合金。
【具体实施方式】
[0027] 为了解释本发明，下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发 明不限于此。
【具体实施方式】 [0028] 一：
[0029] 如图1所示，本实施方式侣或侣合金的局部锻层按W下步骤实现：一、将侣合金需 要锻层的部位去污清理后在表面铺放面积为15X15mm、厚度为300ym的锡锥。二、将与超 声波焊头相连的铁基合金超声波传导介质（下表面积为20X20mm)置于锡锥上并加热至 250°C。S、施加频率为30曲Z、振幅为5ym的纵向超声波，超声处理15s后移除超声波传导 介质，使用热风整平设备去除多余的锡并将侣合金置于空气中冷却至室溫。
[0030] 对锻层进行宏观检查，锻层表面整洁无空穴。通过邸S线扫描可知锡与侣合金形 成良好的冶金结合，如图5所示。
【具体实施方式】 [0031] 二：
[0032] 如图2所示，本实施方式侣或侣合金的局部锻层按W下步骤实现：一、将侣合金需 要锻层的部位去污清理后在表面铺放面积为25X25mm、厚度为300ym的锡锥。二、将与超 声波焊头相连的陶瓷超声波传导介质（下表面积为10X10mm)置于锡锥上并加热至250°C。 S、施加频率为30曲