環保控溫易熔合金的研制與應用
一、環保型控溫易熔合金特性與焊料的區別 軟釬料與硬釬料的分界溫度為450℃。易熔合金是軟釬料的重要組成部分,一般把含鉍、熔點在183℃以下的釬料列入易熔合金。在易熔合金中形成共晶或亞共晶、溫差范圍狹窄的合金,又能實施控溫要求的,稱之為控溫易熔合金。 控溫易熔合金是在易熔合金、低熔點合金,錫鉛焊料的基礎上,逐步發展、延伸形成的,兩者既有延續性又有差異性,與錫鉛焊料的區別主要在:第一、控溫合金以控溫為目的,同時也能焊接,而錫鉛焊料只有焊接功能,滿足不了控溫的要求;第二、控溫合金比錫鉛焊料的溫差小,熔化范圍狹窄,熔點更精確;第三、控溫合金比錫鉛焊料的熔點要低,而且易熔,形成的熱敏元件動作靈敏,誤差少;第四:控溫合金可用極限溫度釬焊對溫度極敏感的裝置,而錫鉛焊料只能焊接183℃以上的焊件;第五、錫鉛焊料系二元合金,控溫合金由多元合金組成,對金屬元素的要求更純,熔煉工藝難度大,科技含量高,質量也更好。 控溫易熔合金也不同于低熔點合金、易熔合金。低熔點合金的性能只表示合金的熔點低,受溫、受熱度低;易熔合金的性能也只表示其易熔性、可塑性,而控溫易熔合金的性能既易熔、可塑,又可控溫、焊接,對熔點有特別嚴格的要求,具有特定的不可替代性,是軟釬料品中之精品。 環保型與傳統型控溫易熔合金的本質區別,在于無害無毒物質與有害有毒物質。人類沿用含鉛焊料已有近千年的歷史,從含鉛焊料時代向無鉛焊料時代過渡,這是焊材史上新的里程碑。 開發環保型控溫易熔合金,要從產業實用化角度出發,評判的標準應包括毒性、成本、資源、性能和工藝性、實用性等多方面。因此,環保型控溫易熔合金應具有的特性是:第一、環保性。控溫合金一定要達到歐盟提出無鉛、無鎘、無汞等有害有毒物質的要求,是環保型的“綠色產品”。第二、適用性。控溫合金的性能應能適用于保險、消防、安全、熱敏感應等裝置設備的需要,要求:(1)熔點準,熔化范圍狹窄;(2)反應靈敏,達溫即動作,熔化時限在60秒—120秒范圍內完成;(3)焊接強度牢,焊成易熔片靜態垂吊能承受50kg48小時不脫落,不斷裂;(4)致密性可靠,能承受一定的大氣壓沖擊,不變形、不泄露、不穿孔;(5)焊接工藝、漫流性、鋪展性好。第三、兼容性。控溫合金既可單獨用于焊接,又可單獨用于控制溫度,也能焊接與控溫同時并用,安全可靠。第四、達標性。控溫合金質量應能達到國家相關標準要求,尤其是用于消防產品的控溫元件、熱敏配件,均需經國家級檢測中心認可方可配套提供。我司產品2004年和2007年兩次經國家消防裝備質量監督檢驗中心檢測均為合格。第五、競爭性。控溫合金成本要低,質優價廉,具有市場競爭力,既有可用性,又有可購性,客戶買得起、用得好。上述“五性”要求,是產品完整性和完美性的重要體現。 二、在借鑒、創新中開發環保型控溫易熔合金 怎樣開發符合市場需要并有“特性”的環保型控溫易熔合金?我們走的是在借鑒中創新,在創新中開發這條路。具體做法是:第一步,廣泛采集,積累資料。二年多來,我們通過專業雜志、書刊、展覽會、學術會議等各種渠道,采集到美國、日本、英國、歐盟和國內大學、科研單位等有關軟釬料的資料,其中有錫基、鉍基、銦基、鋅基二元合金、三元合金、四元合金、五元合金、六元合金及以上的幾十個系、近2000個不同熔點的原始配方,這是我們借鑒的重要基礎。然后再進行分類,按基、按系整理、篩選,根據市場需要確定開發的目標和方案。 第二步,驗證獲取數據。根據確定開發的目標,有重點地對已有熔點的原始配方,逐個進行驗證,去偽存真,糾錯取正,掌握第一手真實而可靠的熔點配方數據。 在Bi基合金中,重點驗證Bi—Sn、Bi—Zn、Bi—Sn—Zn、Bi—Sn—In、Bi—Sn—Sb等五個系近40個熔點。驗證結果,Bi能降低熔點,但性能較脆,可塑性差,難以形成絲狀、片狀,不適于氣密性封裝。 在In基合金中,重點驗證In—Sn、In—Bi、In—Sn—Bi、In—Sn—Zn、In—Sn—Bi—Zn等五個系30多個熔點。驗證結果,In基釬料的熔點比較低,可塑性、延展性較好,能形成片狀,但成本偏高。 在Sn基二元、三元合金中,重點驗證Sn—Bi、Sn—Ag、Sn—In、Sn—Sb、Sn—Bi—In、Sn—Bi—Zn、Sn—Bi—Ag等近二十個系50多個熔點。驗證結果,Sn基合金潤濕性、抗腐蝕性較好,能與Bi、Zn、In形成共晶、亞共晶合金。二元合金的熔點一般在140℃—200℃;三元合金的熔點,一般在150℃—250℃,但熔點偏高,市場適應性不夠多。 第三步,在借鑒、創新中開發新熔點、新產品。現已掌握的熔點大都在150℃以上,滿足不了市場的需要。我們根據消防、閥門、制冷、電器、石油、汽車、電子、機械等配件用于控溫、熱敏感應等裝置所需的57℃、63℃、68℃、70℃、72℃、83℃、100℃、110℃、120℃、139℃、150℃等不同熔點,采用調整配比法再創新、再開發。所謂調整配比法?就是借鑒已有熔點的配方,根據不同金屬元素的不同特性、作用,對金屬元素原配比進行調整,按照金相原理調高或調低,增多或減少,一個一個地試驗,直至達到預定熔點的要求為止。開發一個新熔點,需要經過多次調整、反復試驗才能完成。功夫不負有心人。經過艱苦不懈研制,現已形成從55℃—280℃間的任何熔點,我們都可以開發提供,質量也不斷得到提升,基本上滿足了市場的需求。 三、 科學檢測是環保型控溫易熔合金質量可靠保證 環保型控溫易熔合金的質量,包含環保、熔點、熔化時限,焊接后的抗拉強度和穩定性,以及易熔塞灌注后的致密性和耐沖擊等。對于質量問題,在日常使用過程中,用戶最關注、反映也較多的是合金體熔點準確度的差異。歸納起來,主要有以下幾個方面: (1)水浴、油浴設備測與用烘箱測,由于液體與氣體受熱、導熱、空間的不同,同樣的183℃熱熔塞,干熱測比在液中測要高2℃—3℃。 (2)動態受力(彈簧壓力、鋼絲拉力、夾件脹力、氣壓頂力)測與靜態不受力測,同樣70℃、280℃易熔件,受力測比不受力測要提前2℃—4℃動作。 (3)同樣的110℃易熔件,測試設備一樣,而升溫速率不同,測出的熔化溫度也有1℃—3℃的差異。 (4)同樣是140℃易熔件,測試時易熔件安放的位置與溫度計測溫頭的距離不同,離得遠、偏上或偏下的,動作溫度也會有0.5℃—1.5℃的偏差。 (5)57℃灑水噴頭裝飾罩焊件,采用水浴法測試,環境溫度放入、升溫至45℃放入、57℃時放入,由于受熱時間有長有短,溫差也有0.5℃—1.5℃不等。 (6)150℃易熔件,同樣是在環境溫度放入油浴,由于春、夏、秋、冬季節環境溫度不一樣,因受熱時間的不同,也會出現1℃—2℃的溫差。 (7)180℃易熔件,同樣是油浴,采用國家乙級標準與普通的玻璃溫度計,也會有1℃—2℃的誤差。 (8)145℃易熔塞,由于銅質外殼的厚薄不同,測試也會出現0.5℃—1℃的溫差。外殼越厚,溫差越大。 (9)露體測(合金直接放在加熱板上)與密封測(合金放入水、油液中),由于導熱,保溫不同,受熱面積和角度不同,同樣的98℃合金料,也會有1.5℃—2℃的溫差。 同樣一個熔點的合金,為什么會出現不同的結果,有差異呢?這里面大有學問,大可研究,原因確實也很多。比如:測試設備的不同,有水浴、油浴、烘箱、電爐等;測試要求各異,動態受力測與靜態不受力測;受力也有大小、輕重不同,從1kg到40kg不等;測試工藝不一樣,有一次性測的,有二次分階段性測的;升溫速率也有快有慢;測試受溫時間也有多少、長短不同,有的從環境溫度開始測,有的需要升到一定的溫度開始測;合金直接受熱與間接受熱,灌注件外殼壁的厚與薄;使用的溫度計也不盡相同。等等。由于測試設備、要求、工藝、方法、環境、條件的不同,復測出現熔點有差異,這在意料之中,屬于“正常”而不可避免的。 在諸多造成溫差的原因中,動態受力測的影響最大。因為合金的熔化有一個從固相線(即曲線ACEDB)到液相線(即曲線AFB)逐漸滲透,從表及里,由固態變液態的過程。我們講熔點,指的是液相線熔化溫度,而不是固相線熔化溫度。動態受力測因有“拉力”、“頂力”在固相線時焊件就被“拉斷”,而靜態不受力測焊件的“熔斷”則在液相線。“拉斷”與“熔斷”之間的溫差,也因受力的大小、輕重和不同合金的晶體熔化點而不一樣。受力越大、越重,溫差就會越大。因此,受力測需在測前算準平均每kg“拉力”對熔點溫度有多大的影響,然后再根據影響的力度配制相適應度數的合金,一般比標稱溫度的熔點要高出1℃—3℃不等。 俗話說:沒有規矩,不成方圓。解決測試中的溫差問題,也需要有“規矩”。這個“規矩”就是要用科學的方法進行檢測。科學檢測需在標準統一的前提下,要求要明確,設備要同樣,工藝要規范,方法要正確,環境、條件要掌握好。長期的實踐證明,對合金體融化溫度要求嚴格的,采用油浴、水浴測比采用烘箱測要精確;采用國家乙級玻璃溫度計比普通玻璃溫度計、電子數碼計要標準;油浴采用稀薄、透明、耐高溫的油質比用稠厚、色深的普通油質對焊件動作的阻力要小;水浴采用優質的蒸餾水比用含雜質、礦物質的水腐蝕要少;采用“細雨潤土”式升溫速率要比“暴風驟雨”式快速升溫速率熔化溫度要更穩定;采用密封式測比露體開放式測溫度更準;測試件在水浴、油浴中與溫度計測溫頭平行靠近,比偏高、偏低、離遠更接近熔點;受力測事前測算“拉力”、“頂力”對熔點的影響,比用“一刀切”的辦法盲目進行測效果要好;進行水浴、油浴時不斷攪動,比不攪動靜態的水、油溫度要均勻;直接測合金料比測焊件、易熔塞溫度易掌握。實踐也告訴我們,用科學方法進行檢測,既是解決測試中溫差問題的好辦法,也是環保型控溫易熔合金質量的可靠保證。 全國銷售熱線:+86 (0769) 85315997 (13412501502) FAX:+86 (0769) 85397309 網 址:www.guiaogroup.com 誠信通:www.5396227.cn 郵 箱:450159528@qq.com Q Q:450159528 阿里ID:5396227 更多資訊詳細請登錄東莞低熔點合金:www.guiaogroup.com