一种抗氧化锡焊料合金的熔炼装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及自动设备技术领域，具体设及到一种抗氧化锡焊料合金的烙炼装 置。
【背景技术】
[0002] 焊接是电子装配中的重要工艺过程，波峰焊实现了电路板的焊接自动化，使电子 产品制造成本大为降低，是目前电子装配中的主要焊接方法。与手工焊接、浸焊相比，波峰 焊接效率更高，焊接质量更佳。但由于波峰焊接过程中，烙化的液态锡焊料在不断喷涌，底 部焊料被锡累吸上从喷口不断喷出，与空气接触产生大量氧化锡渣。为降低锡焊料的出渣 率，减少损耗，研发人员发现在焊料合金中添加憐（P)、错（Ge)等元素，可W有效的降低焊 料使用过程中的氧化速度，减少氧气化渣。
[0003] 针对W上问题，申请号为200610013240. 0公布了一种无铅焊料合金的配方原理， 但对于配制工艺方法描述并不具体；申请号为200610033080. 6公布了一种无铅焊料合金 及其制备方法，对各种合金的制备工艺进行了比较详细的表述，但对于制备装置没有描述， 各种合金的制备过程中产生的一些问题没有考虑，如P的燃点为40°C，如何保证P从室溫到 投放至超过300°C烙炉的过程中不被烧损；申请号为201420428296. 2,公布了一种高效数 控锡焊料生产设备，该专利技术的设备为一密闭性能较好的烙炼炉，物料从加料漏斗添加 原料并通过真空揽拌保证混合过程中原料不烧损，但运一专利的局限性在于对于低燃点的 P等元素，在加料过程中，炉内完全抽真空前运段时间内，大部分P将暴露在高溫空气中烧 损，从而造成配比不准确，另外该装置的加料口较小，不适合于工厂批量生产，因主要原料 锡一般都是锭状，加料漏斗只能添加粉状、粒状的小尺寸原料，无法添加锭状的大块原料。 综上所述，对于焊料合金的制备工艺，仍然存在一些技术问题，焊料精确配比的问题亟待解 决。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型专利研究设计了一种锡焊料抗氧化合金的烙炼 装置，其目的在于：设计活动炉盖，适用于大批量生产；加料口设有冷却装置，防止微量元 素添加时烧损或氧化；在炉内装氮气管，保证炉内正压，确保高溫锡炉在密封性能不高的情 况下，烙炼过程是在无氧环境下实行。确保锡焊料合金在大批量生产时保证配比精确，从而 实现产品质量的稳定性。
[0005] 本实用新型所采用的技术方案如下：一种抗氧化锡焊料合金的烙炼装置，包括炉 体、炉盖、揽拌机、揽拌支架、导轨支架、加料系统、溫控系统、氮气系统、升降系统，炉盖固定 在可升降的揽拌支架上，炉盖上装有加料装置、热电偶、氮气管，揽拌轴从炉盖中屯、通过；加 料装置前端设有冷却装置；揽拌支架通过滑轨固定在导轨支架上，可W上下活动；导轨支 架与炉体固定在一起；炉体外部为金属，内部由耐火隔热材料构成，电热丝固定在耐火材料 搁成的沟槽内，炉体上面为不诱钢或铸铁相蜗。
[0006] 优选地，所述揽拌器支架配有电动或液压升降系统。
[0007] 优选地，所述耐火材料为耐火砖、耐火泥，有耐火隔热性能。
[0008] 优选地，所述相蜗材料为耐腐蚀的不诱钢或铸铁材质，通过螺栓固定在炉体上。
[0009] 本实用新型的有益效果包括：
[0010] 本实用新型的有益效果：本实用新型的锡焊料抗氧化合金的烙炼装置采用炉盖升 降、炉内氮气正压、微量元素加料口加冷却装置的方式，可W很好的解决锡焊料烙炼中材料 烧损及氧化的现象，锡焊料的合金成份可W得到有效控制，抗氧化性能得到提高和稳定。
【附图说明】
[0011] 图1为本实用新型一种抗氧化锡焊料合金的烙炼装置的整体结构示意图；
[0012] 图2为本实用新型一种抗氧化锡焊料合金的烙炼装置的工作状态示意图。
[0013] 图中：1 -导轨支架；2 -揽拌器支架；3 -氮气管；4 -热电偶；5 -揽拌电机；6 -揽拌轴；7 -加料口；8 -冷却水套；9 -炉盖；10 -石棉密封垫；11 -相锅；12-液态焊料； 13-炉体；14-电热丝；15-耐火材料。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0015] 一种锡焊料抗氧化合金的烙炼装置，如图1、2所示，包括导轨支架1、揽拌器支架 2、氮气管3、热电偶4、揽拌电机5、揽拌轴6、加料口 7、冷却水套8、炉盖9、石棉密封垫10、 相锅11、液态焊料12、炉体13、电热丝14、耐火材料15。揽拌轴6与揽拌电机5转轴相联 接，揽拌电机5通过法兰固定在揽拌器支架2上，揽拌器支架2通过滑轨固定在导轨支架1 上，并通过液压或电动方式控制揽拌器支架2的升降动作；氮气管3、热电偶4、加料口 7固 定在炉盖9上，炉盖9则固定在揽拌支架上，加料口 7前端设有冷却水套8,由循环水系统提 供低溫冷却水；相蜗11固定在炉体13上，保证不与电热丝14接触，相蜗11上面装石棉密 封垫10,保证炉盖9与相蜗11之间的良好密封；电热丝14用耐高溫材料绑扎固定在耐火 材料15沟槽中，耐火材料由耐火砖、耐火泥搁筑而成。
[0016] 工作过程：
[0017] 将揽拌器支架2升至最高，往相蜗11内投入大块原料（如锡锭、铅锭等），加热至 原料完全烙化。降下揽拌器支架2到最低点，此时揽拌轴6浸入液态焊料中，炉盖9压住相 蜗11上面的密封石棉垫；启动电机5带动揽拌轴6转动，将原料里的杂质浮渣揽出，升起揽 拌器支架2,将液态焊料12表面的浮渣清除；降下揽拌器支架2至最低，通过氮气管3向炉 内充入氮气，并保持炉内气压略大于室外。当炉内的空气完全被氮气替代时，打开加料口 7 上的冷却水套8,让加料口 7溫度降低至30°CW内，加将运、Ge等微量元素从加料口 7加入 炉内，加完后将加料口 7用盖子盖住，可W节省氮气。因炉内无氧气，加入的微量原料，可 W在揽拌轴6有效的揽拌下，完全溶解入焊料合金，保证焊料成份的精确配比。 阳〇1引 实施例：
[0019] W常见的Sn99. 3化0. 7焊料合金为例，相锅11容量设计为200kg。添加 Ge比例为 50PPM，用于改善焊料的润湿性和抗氧化能力，添加 P比例为100PPM，用于提高焊料的表面 抗氧化能力，须要注意的是P在锡焊料中的抗氧化能力仅限于300°C W下，制备过程中（特 别是在空气环境操作时）超过此溫度可能损失部分抗氧化能力。
[0020] 升起揽拌器支架2,往相锅11内加入锡锭198. 57Kg，炉溫设置为320°C，加热至锡 锭完全烙化；降下揽拌器支架2,启动揽拌电机5,揽拌15分钟，将液态锡金属内部杂质及浮 渣揽出，升起揽拌器支架2,用不诱钢勺子清除液态锡表面的浮渣，降下揽拌器支架2打开 氮气阀，通过氮气管3向炉内充氮气10分钟，炉内空气基本被排出。保持进气压力稍高于 大气压，将厚度为0.5mm的铜片剪成长宽各为20mm左右的大小，通过加料口 7向炉内添加 准备好的铜片1. 4Kg，启动揽拌电机5揽拌30分钟，至铜片完全溶入液态锡中。打开加料 口冷却水，使加料口溫度降低至30°C W下，称lOg金属Ge，敲碎后从加料口 7添加到炉内， 充分揽拌15分钟后，将炉内液态焊料12溫度降到280±1(TC，取粉状红憐20g从加料口加 入，充分揽拌15分钟。将液态焊料12溫度降至250±10°C，关闭氮气阀，升起揽拌支架2， 清除液态焊料12表面浮渣。在液态焊料12的左边位置取样品①，中间位置取样品②，右边 位置取样品③，送检成份合格后将炉内焊料诱铸在特定模具上，即制成高性能的抗氧化锡 焊料合金。
[0021] 按上述方法进行烙炼操作，制得焊料产品299. 4Kg，损耗0.服g(其中检测损耗 0. 2Kg)。
[0022] 在制备焊料过程中，都是在无氧的气氛保护下烙炼，产生的氧化渣极少，除去检测 样品，总损耗仅为0.2%。由检测结果分析，利用本实用新型技术制备的锡焊料，成份均匀， 合金比例控制精确，产品质量优良。
[0023] 按照上述方法取的样品①、②、③，并根据GB/T9491-2002及GB/T 10574. 13-2003 标准，采用电感截合等离子体发射光谱（ICP-AES法）进行成份测试，其结果如表1。
[0024] 表1样品①、样品②、样品③成份检测对比结果 阳0巧]
[0026] 由表1中实验测试对比数据中，W本实用新型专利工艺与装置制备的产品：铜含 量与配制比例最大偏差0. 02%，同一炉中各样品间含量偏差为0. 01% ;Ge含量与配制比例 最大偏差值为2PPM，各样品间偏差值为1PPM ;P含量与 '配制比例最大偏差值为2PPM，各样 品间偏差值为1PPM。
[0027] 由检测结果可知，用本实用新型专利制备的抗氧化锡焊料合金，成份均匀，各合 金元素比例控制精确，适合大批量生产。
[0028] 上述实施方式只是本实用新型的优选实施例，并不是用来限制本实用新型的实施 与权利范围的，凡依据本实用新型申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰， 均应包括于本实用新型申请专利范围内。
【主权项】
1. 一种抗氧化锡焊料合金的熔炼装置，其特征在于，包括炉体、炉盖、搅拌机、搅拌支 架、导轨支架、加料系统、温控系统、氮气系统、升降系统，炉盖固定在可升降的搅拌支架上， 炉盖上装有加料装置、热电偶、氮气管，搅拌轴从炉盖中心通过；加料装置前端设有冷却装 置；搅拌支架通过滑轨固定在导轨支架上，可以上下活动；导轨支架与炉体固定在一起；炉 体外部为金属，内部由耐火隔热材料构成，电热丝固定在耐火材料砌成的沟槽内，炉体上面 为不锈钢或铸铁坩埚。2. 根据权利要求1所述的一种抗氧化锡焊料合金的熔炼装置，其特征在于，所述搅拌 器支架配有电动或液压升降系统。3. 根据权利要求1所述的一种抗氧化锡焊料合金的熔炼装置，其特征在于，所述耐火 材料为耐火砖、耐火泥，有耐火隔热性能。4. 根据权利要求1所述的一种抗氧化锡焊料合金的熔炼装置，其特征在于，所述坩埚 材料为耐腐蚀的不锈钢或铸铁材质，通过螺栓固定在炉体上。
【专利摘要】本实用新型提供了一种抗氧化锡焊料合金的熔炼装置，包括炉体、炉盖、搅拌机、搅拌支架、导轨支架、加料系统、温控系统、氮气系统、升降系统，炉盖固定在可升降的搅拌支架上，炉盖上装有加料装置、热电偶、氮气管，搅拌轴从炉盖中心通过；加料装置前端设有冷却装置；搅拌支架通过滑轨固定在导轨支架上，可以上下活动；导轨支架与炉体固定在一起；炉体外部为金属，内部由耐火隔热材料构成，电热丝固定在耐火材料砌成的沟槽内，炉体上面为不锈钢或铸铁坩埚。本实用新型的锡焊料抗氧化合金的熔炼装置采用炉盖升降、炉内氮气正压、微量元素加料口加冷却装置的方式，锡焊料的合金成份可以得到有效控制，抗氧化性能得到提高和稳定。
【IPC分类】C22C13/00, C22C1/02
【公开号】CN205188401
【申请号】CN201520802811
【发明人】黄泽伟
【申请人】广东台锡金属工业有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年10月15日