一种在超声与电流复合作用下测量润湿平衡力的装置

1.本实用新型涉及一种可焊性检测装置，特别是涉及一种在超声与电流复合作用下测量润湿平衡力的装置。


背景技术：

2.在钎焊及电子封装领域中，钎料与基质金属或合金的物理化学相容性是至关重要的，尤其是涉及到液相加工途径时，液相钎料对基体金属或合金的润湿过程形成了近距离接触界面，基体金属或合金与钎料相互作用形成了界面化合物或合金的连接层，而它们之间的润湿性在连接过程中起到了至关重要的作用，要想获得优异的连接效果，必须保证钎料与基体之间的良好润湿。目前国内外评价润湿性的方法有焊锡槽平衡法、阶梯升温法、焊锡小球平衡法和急速加热平衡法。
3.在先进材料的制备加工过程中，伴随着金属或合金的液化以及随之而来的液
‑
固界面的形成，在此阶段施加外加物理场，能有效改善环境，获得性能良好的产品，其中以声场和电场的应用最为普遍，因此施加耦合物理场已经成为先进材料制备不可或缺的技术。但由于国内研究基础薄弱，尚未有针对超声和电流复合场作用下检测钎料润湿性的设备，这也严重制约了外加物理场在先进材料制备中的应用。
4.因此，有必要提供一种在超声与电流作用下能够实现可焊性检测的装置。


技术实现要素：

5.为克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种在超声与电流复合作用下测量润湿平衡力的装置，测试复合场耦合作用下的钎料对试样产生润湿平衡力。
6.为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
7.一种在超声与电流复合作用下测量润湿平衡力的装置，包括测力系统，加热系统，真空系统以及外加场装置；
8.所述测力系统包括升降台、步进电机控制器、数据采集卡、称重变送器、测力传感器、支架和试样夹具；升降台安装在底座上，升降台上安装支架，支架前端安装测力传感器，试样夹具悬挂在测力传感器下方，称重变送器和数据采集卡与测力传感器连接；
9.所述真空系统包括真空腔体，整个装置置于真空腔体中为测量过程提供真空环境；
10.所述加热系统包括加热台，加热台布置在试样夹具下方，用于盛放钎料的石墨坩埚置于加热台上；
11.所述外加场装置包括超声波发生器和直流电源，直流电源为超声波发生器提供启动电能，通过超声波发生器对石墨坩埚中钎料的释放超声波形成复合场。
12.进一步，所述真空系统包括真空腔体、机械泵、分子泵和波纹管，机械泵、分子泵通过波纹管依次与真空腔体连通。
13.进一步，所述加热系统包括加热台和热电偶，热电偶设置在加热台中。
14.进一步，所述升降台通过步进电机驱动实现升降动作，步进电机与步进电机控制器连接，通过步进电机控制器控制其工作。
15.进一步，所述超声波发生器通过超声支架安装在石墨坩埚上方。
16.进一步，所述超声支架包括竖向支架和悬挂在支架上可拆卸的横板，超声波发生器安装在横板上。
17.本实用新型具有以下有益效果：
18.本实用新型由测力系统，加热系统，真空系统和外加场装置组成，通过直接将外加场引入到钎料中，试样以一定的速度进入熔融钎料中，当达到设定的深度值时，试样在钎料池中停留一段时间，然后与钎料分离，整个测试结果完成，由测力传感器传出的信号通过称重变送器、数据采集卡，传输到计算机记录、处理，得出试样所受润湿力与时间的曲线，为复合场耦合作用下的钎料对试样产生润湿平衡力测试提供试验装置；一次性传递所需测量物理量，简化了系统结构和测力过程，减小了多次转换可能造成的测量误差，同时也不会受到外界磁场影响。
19.进一步，通过升降平台与铝型材支架为测力传感器提供机械固定，更便于测力传感器的安装，超声支架包括竖向支架和悬挂在支架上可拆卸的横板，超声波发生器安装在横板上，方便超声波发生器安装和拆卸。
20.通过支架将试样夹具与升降台连接固定起来，保证了整个升降系统的灵活性，既可以通过调节支架实现上下粗调，又可通过电机控制器控制升降台实现上下微调，这样就解放了加热系统的束缚，保证了操作的灵活性。
21.通过直接将外加场引入到钎料池中，由于测力传感器直接与称重变送器和数据采集卡相连，实现了微力向电压信号的一次性传递，简化了系统结构与测力系统，减小了多次转换信号的误差，因此，可以精确测量出外加场作用下平衡润湿力。
附图说明
22.图1为本实用新型具体实施例的示意图
23.其中：1
‑
升降台，2
‑
数据采集卡，3
‑
直流电源，4
‑
称重变送器，5
‑
支架，6
‑
测力传感器，7
‑
超声波发生器，8
‑
超声支架，9
‑
试样夹具，10
‑
石墨坩埚，11
‑
加热台，12
‑
步进电机控制器。
具体实施方式
24.下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
25.如图1所示，本实用新型的在超声与电流复合作用下测量润湿平衡力的装置包括测力系统，加热系统，真空系统以及外加场装置。
26.测力系统包括升降台1、步进电机控制器12、数据采集卡2、称重变送器4、测力传感器6、支架5和试样夹具9；升降台1安装在底座上，升降台通过步进电机驱动实现升降动作，步进电机与步进电机控制器12连接由其控制步进电机工作，升降台1上安装支架5，支架5前端通过测力传感器6连接试样夹具9，试样夹具9悬挂在测力传感器6下方，称重变送器4与测力传感器6连接，通过测力传感器6直接将试样所受微力转变为电压信号进行传递，通过称
重变送器4与数据采集卡2将数据传递到计算机。
27.真空系统包括真空腔体、机械泵、分子泵和波纹管，整个装置置于真空腔体中，机械泵、分子泵通过波纹管依次与真空腔体连通，实现真空腔体抽真空；整个实验测试装置放入真空室中，保证了钎料与试样不会被氧化，可以明显测试出钎料对试样润湿性。
28.加热系统包括加热台11和热电偶，热电偶设置在加热台中，加热台11布置在试样夹具9下方，用于盛放钎料的石墨坩埚10置于加热台上，通过加热台加热熔融钎料。
29.外加场装置包括超声波发生器7和直流电源3，超声波发生器7通过超声支架8安装在石墨坩埚10上方，直流电源3为超声波发生器7提供启动电能，通过超声波发生器7对石墨坩埚10中钎料的释放超声波形成复合场。所述超声支架8包括竖向支架和悬挂在支架上的可拆卸的横板，超声波发生器7安装在横板上，方便安装和取消保存。
30.基于本实用新型的试验过称为：
31.在一定的真空度下，将试样夹具9与测力传感器连接，试样夹在试样夹具上，石墨坩埚10固定在加热台11上，同时将钎料放入石墨坩埚10中，然后对真空腔体进行抽真空，当真空度达到润湿要求(10
‑3pa以下)，启动加热系统对钎料进行加热，达到试验温度后，开启超声波发生器将外加场引入到石墨坩埚10中，同时在升降台1的带动下以设定速度匀速下降使试样浸入石墨坩埚10中的熔融钎料中。
32.开动电机，同时打开测试软件，进行测试；当试样浸入钎料的深度达到设定值时，升降台1停止运动，并按测试前设定的停留时间保持静止。度过停留阶段后升降台1上升，使试样与钎料分离，完成整个测试过程。测力传感器通过称重变送器4和数据采集卡2连接，与数据采集卡2相连的计算机会记录试样浸入熔融钎料过程中传感器发送的信号，经过处理得出试样所受润湿力与时间的曲线，此时通过测力传感器直接将试样所受微力转变为电压信号进行传递，通过称重变送器与数据采集卡直接将数据传递到计算机，使用daq
‑
380采集软件进行采集，即可实现润湿力测试。
33.参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。