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机电-环保型控温易熔合金研制与应用

发布时间:2022-09-10 01:28:06 来源:hth华体会全站 作者:华体会最新版本

内容简介:  【摘要】本文分析了环保型控温易熔合金与其它焊料的区别与不同,提出了开发环保型控温易熔合金须具备的“五性”要求,强调验证合金体熔点准与否,需在检测标准统一的前提下, 要求要明确, 设备要同样, 工艺要规范, 方法要正确,环境、条件要掌握好。 【关键词】环保、控温、合金。 前言 欧盟于 2 0 0 7 年 7 月 1 日开始执行的 W E E E 和 R O H S 两项环保标准,这对焊接材料包括控温易熔合金,提出了更新、更高、更严的要求。这是保护生态环境的需要,也是可持续发展的需要。 为开发、研制环保型控温易熔合金,科技人员用近二年...

  【摘要】本文分析了环保型控温易熔合金与其它焊料的区别与不同,提出了开发环保型控温易熔合金须具备的“五性”要求,强调验证合金体熔点准与否,需在检测标准统一的前提下, 要求要明确, 设备要同样, 工艺要规范, 方法要正确,环境、条件要掌握好。 【关键词】环保、控温、合金。 前言 欧盟于 2 0 0 7 年 7 月 1 日开始执行的 W E E E 和 R O H S 两项环保标准,这对焊接材料包括控温易熔合金,提出了更新、更高、更严的要求。这是保护生态环境的需要,也是可持续发展的需要。 为开发、研制环保型控温易熔合金,科技人员用近二年的时间,采集...

  【摘要】本文分析了环保型控温易熔合金与其它焊料的区别与不同,提出了开发环保型控温易熔合金须具备的“五性”要求,强调验证合金体熔点准与否,需在检测标准统一的前提下, 要求要明确, 设备要同样, 工艺要规范, 方法要正确,环境、条件要掌握好。 【关键词】环保、控温、合金。 前言 欧盟于 2 0 0 7 年 7 月 1 日开始执行的 W E E E 和 R O H S 两项环保标准,这对焊接材料包括控温易熔合金,提出了更新、更高、更严的要求。这是保护生态环境的需要,也是可持续发展的需要。 为开发、研制环保型控温易熔合金,科技人员用近二年的时间,采集、积累了国内外易熔合金各类熔点的原始配方近二千个。 经过长期潜心钻研, 反复整理、分类、验证、筛选、研制,现已初步形成不同熔点的环保型控温易熔合金系列、易熔片系列、 易熔塞系列, 经 S G S 权威机构检测, 性能完全符合欧盟 W E E E 和 R O H S环保标准要求。我司产品在传统型控温易熔合金的基础上,又上了一个新台阶,进入了一个新的发展阶段。 一、环保型控温易熔合金特性与焊料的区别 软钎料与硬钎料的分界温度为 4 5 0 ℃。易熔合金是软钎料的重要组成部分。一般把含铋、熔点在 1 8 3 ℃以下的钎料列入易熔合金。在易熔合金中形成共晶或亚共晶,温差范围狭窄的合金,能实施控温要求的称之为控温易熔合金。 控温易熔合金是在易熔合金、低熔点合金、锡铅焊料的基础上,逐步发展、延伸形成的,两者既有延续性又有差异性,与锡铅焊料的区别主要在:第一、控温合金以控温为目的,同时也能焊接,而锡铅焊料只有焊接功能,满足不了控温的要求;第二、控温合金比锡铅焊料的温差小,熔化范围狭窄,熔点更精确;第三、控温合金比锡铅焊料的熔点要低,而且易熔,形成的热敏组件动作灵敏,误差少;第四:控温合金可用极限温度钎焊对温度极敏感的装置,而锡铅焊料只能焊接 1 8 3 ℃以上的焊件; 第五、 锡铅焊料系二元合金, 控温合金由多元合金组成,对金属元素的要求更纯,熔炼工艺难度大,科技含量高,质量也更好。 控温易熔合金也不同于低熔点合金、易熔合金。低熔点合金的性能只表示合金的熔点低,受温、受热度低;易熔合金的性能也只表示其易熔性、可塑性,而控温易熔合金的性能既易熔、 可塑, 又可控温、 焊接, 对熔点有特别严格的要求,具有特定的不可替代性,是软钎料品中之精品。 环保型与传统型控温易熔合金的本质区别, 在于无害无毒物质与有害有毒物质。 人类沿用含铅焊料已有近千年的历史, 从含铅焊料时代向无铅焊料时代过渡,这是焊材史上新的里程碑起点。 开发环保型控温易熔合金,要从产业实用化角度出发,评判的标准应包括毒性、成本、资源、性能和工艺性、实用性等多方面。因此,环保型控温易熔合金应具有的特性是:第一、环保性。控温合金一定要达到欧盟提出无铅、无镉、无汞等有害有毒物质的要求,是环保型的“绿色产品”。第二、适用性。控温合金的性能应适用于保险、消防、安全、热敏感应装置设备的需要,要求:(1 )熔点准,熔化范围狭窄;(2 )反应灵敏,达温即动作,熔化时限在 6 0秒- 1 2 0秒范围内完成; (3 ) 焊接强度牢, 焊成易熔片静态垂吊能承受 5 0 k g 4 8 小时不脱落,不断裂;(4 )致密性可靠,能承受一定的大气压冲击,不变形、不泄露、不秔孔;(5 )焊接工艺、漫流性、铺展性好。 第三、兼容性。控温合金既可单独用于焊接,又可单独用于控制温度,也能焊接与控温同时并用,安全可靠。第四、达标性。控温合金质量能达到国家相关标准要求,尤其是用于消防产品的控温组件,热敏配件,均需经国家级检测中心认可方可配套提供。7 0 ℃、2 8 0 ℃易熔片、熔断器要符合 G B 1 5 9 3 0 - 2 0 0 7 标准;用于隐蔽型洒水喷头装饰罩的 5 7 ℃、6 0 ℃、8 2 ℃易熔合金要符合 G B 5 1 3 5 . 1 - 2 0 0 3国家标准等。第五、竞争性。控温合金成本要低,质优价廉,具有市场竞争力,既有可用性,又有可购性,客户买得起、用得好。 上述“五性”要求相互关连,互为条件,缺一不可,是产品完整性和完美性的重要体现。我们把“五性”要求作为努力方向,贯串于研制、生产全过程,使产品的档次得到了进一步提升。 二、在借鉴、创新中开发环保型控温易熔合金 怎样开发符合市场需要并有 “特性” 的环保型控温易熔合金?在借鉴中创新,在创新中开发这条路。具体做法是:第一步,广泛采集,积累资料。近二年来,我们通过专业杂志、书刊、展览会、学术会议等各种渠道,采集到美国、日本、英国、欧盟和国内大学、科研单位等有关软钎料的资料,其中有锡基、铋基、铟基、锌基二元合金、三元合金、四元合金、五元合金、六元合金及以上的几十个系、1 0 0 0多个不同熔点的原始配方,这是我们借鉴的重要基础。然后再进行分类,按基、按系整理、筛选,根据需要确定开发的目标和方案。 第二步,验证获取数据。根据确定开发的目标,有重点地对已有熔点的原始配方,逐个进行验证,去伪存真,纠错取正,掌握第一手真实而可靠的熔点配方数据。 在 B i 基合金中,重点验证 B i - S n 、B i - Z n 、B i - S n - Z n 、B i - S n - I n 、B i - S n - S b等五个系近 4 0 个熔点。验证结果,B i 能降低熔点,但性能较脆,可塑性差,难以形成丝状、片状,不适于气密性封装。 在 I n 基合金中, 重点验证 I n - S n 、 I n - B i 、 I n - S n - B i 、 I n - S n - Z n 、 I n - S n - B i - Z n等五个系 3 0多个熔点。验证结果,铟基钎料的熔点比较低,可塑性、延展性较好,能形成片状,但成本偏高。 在 S n 基二元、 三元合金中, 重点验证 S n - B i 、 S n - A g 、 S n - I n 、 S n - S b 、 S n - B i - I n 、S n - B i - Z n 、s n - B 1 - A g 近二十个系 4 0 多个熔点。验证结果,二元合金的熔点一般在 1 4 0 ℃- 2 0 0 ℃;三元合金的熔点,一般在 1 5 0 ℃- 2 5 0 ℃,熔点偏高不够理想。润湿性、抗腐蚀性较好;能与 B i 、Z n 、I n 形成共晶、亚共晶合金。 第三步, 在借鉴、 创新中开发新熔点、 新产品。 现已掌握的熔点大都在 1 5 0 ℃以上,满足不了市场的需要。怎么办?我们在借鉴、创新中开发新产品,铟基成本较高, 重点放在成本较合适的锡基、 铋基和 1 5 0 ℃以下的新熔点上。 根据消防、阀门、制冷、电器、电机、电力、石油、化工、航空、汽车、电子、机械等配件用于保险、控温、 安全、敏感装置所需的 5 7 ℃、 6 0 ℃、6 3 ℃、6 8 ℃、7 0 ℃、7 2 ℃、8 3 ℃、9 5 ℃、1 0 0 ℃、1 1 0 ℃、1 2 0 ℃、1 3 9 ℃、1 5 0 ℃等不同熔点,采用调整配比法再创新、再开发。 所谓调整配比法?就是借鉴已有熔点的配方,根据不同金属元素的不同特性、作用,对金属元素原配比进行调整,按照金相原理调高或调低,增多或减少,一个一个地试验,直至达到预定熔点的要求为止。开发一个新熔点,需要经过多次调整、反复试验才能完成。功夫不负有心人。经过艰苦不懈的研制,现已形成从5 5 ℃- 2 8 0 ℃间的任何熔点,我们都能开发提供,基本上可满足市场的需求。 三、环保型控温易熔合金的关键功能是熔点准 环保型控温易熔合金与其它钎料的不同点在于环保能控温。 而控温的关键功能在于合金体的熔点准。研究合金体的熔点,是我们科研的永恒主题。 怎样才能使合金体的熔点准?着重掌握好六个环节:第一、精心研制市场需要、而别人还未开发的新熔点、新产品,并持之以恒地逐步开发形成更多的环保型共晶和亚共晶合金。共晶合金是一种与纯金属表现相似的合金,在一个温度下熔化(即 E 点),不存在熔化温度范围;亚共晶,熔化温度范围比较狭窄,一般 3 ℃- 5 ℃间。共晶、亚共晶合金是最理想的合金体。第二、选料要纯,锡、铋、铟、锌等金属元素的质量成分必须达到 9 9 . 9 9 % 以上。第三、配比的金属元素要精确,误差必须小于千分之一。第四、金属元素入炉的先后程序要按序顺进,不可提前、推后,也不能颠倒。第五、熔炼要恰到火候,炉温不宜太高或不达,时间不能太长或不足。 第六、 在熔液上加盖树脂松香, 不让易挥发的金属元素挥发。同时,用木棒而不是铁棒不时地搅拌均匀。 上述六个环节,环环相扣,互为作用,互有影响,任何一个环节发生偏差,都会直接影响合金体熔点的准确。 不同金属、 不同量的配比, 形成合金体的不同熔点, 这是客观而不会改变的。可是准确的熔点在复验、检测的过程中,要想正确反映熔点的客观性,这里面大有学问,大可研究。由于测试设备、方法、工艺、环境、要求的不同,测试出来的熔点也会出现不相同。例如: (1 )水浴、油浴设备测与用烘箱测,由于液体与气体受热、导热、空间的不同,同样的 1 8 3 ℃热熔塞,干热测比液中测要高 3 ℃- 4 ℃。 (2 )受力测(弹簧拉力或压力)与不受力测(无弹簧拉力或压力),同样7 0 ℃、2 8 0 ℃易熔片,受力测比不受力测要提前 2 ℃- 3 ℃动作。受力大小不同,结果也不一样。受力 2 k g 与受力 1 k g ,受力 2 k g 的易熔片先动作,温差在 1 ℃左右。 (3 )同样用 6 0 ℃合金料,受力均 4 k g ,测试时一件焊成垂吊式的片状件,一件焊成受胀力的夹状件, 升温速率一样, 由于胀力式与垂吊式物理运力的不同,受胀力的夹件 5 5 ℃动作,而垂吊的焊件在 5 9 ℃才动作。 (4 )同样的 1 1 0 ℃易熔件,测试设备也一样,而升温的速率不同,快的比慢的要提前 1 ℃- 2 ℃先动作。 (5 )同样是 1 4 0 ℃易熔片,油浴测试时易熔片安放的位置与温度计测温头的距离不同,离得远、偏上或偏下的,动作温度也会有 0 . 5 ℃- 1 ℃的偏差。 (6 )同样的测试设备和方法,1 3 0 ℃合金料比焊接件要提前 0 . 5 ℃- 1 ℃先熔化。 (7 )5 7 ℃洒水喷头装饰罩焊件,采用水浴法测试,环境温度放入、升温至4 5 ℃放入、5 7 ℃时放入,由于受热时间有长有短,温差也有 0 . 5 ℃- 1 ℃不等。 (8 )1 5 0 ℃易熔件,同样是在环境温度放入油浴,由于春、夏、秓、冬季节环境温度不一样,因受热时间的不同,也会出现 0 . 5 ℃- 1 ℃的温差。 (9 )1 8 0 ℃易熔片,同样是油浴,使用国家乙级标准与普通的玻璃温度计,也会有 1 ℃- 2 ℃的误差。 (1 0 )1 4 5 ℃易熔塞,由于铜质外壳的厚薄不同,测试也会出现 0 . 5 ℃- 1 ℃温差。外壳越厚,温差越大。 (1 1 )露体测(合金直接放在加热板上)与密封测 (合金放入水、油液中),由于导热保温不同, 受热面积、 角度不同, 同样的 9 8 ℃合金料, 也会有 1 . 5 ℃- 2 . 5 ℃的温差,密封高于露体的。 俗话说:没有规矩,不成方圆。骏马还需配好鞍。解决测试中的温差问题,需在检测标准统一的前提下,要求要明确,设备要同样,工艺要规范,方法要正确, 环境、 条件要掌握好。 经验证明, 对合金体融化温度要求严格的, 采用油浴、水浴测比采用烘箱测要精确;采用国家乙级玻璃温度计比普通玻璃温度计、电子数码计要标准;油浴采用稀薄、透明、耐高温的油质比用稠厚、色深的普通油质对焊件动作的阻力要小;水浴采用优质的蒸馏水比用含杂质、矿物质的水腐蚀要少;采用“细雨润土”式升温速率要比“暴风骤雨”式快速升温速率融化温度要准;采用密封式测比露体开放式测温度要稳定;测试件在水浴、油浴中与温度计测温头平行靠近比离远的更接近熔点;进行水浴、油浴时不断搅动比不搅动静态 的水、油温度要均匀;测合金体小的比测体积大的温差要小;不受力测比受力测要易掌握;直接测合金料比测焊件、易熔塞温度要准些。 结束语 环保型控温易熔合金, 既是控温合金, 也是焊接材料, 又无污染, 是一种 “绿色产品”。环保型控温易熔合金功能多,用途广,适应性强,可根据产品需要制成各种形状、规格和不同熔点的温感组件,量体裁衣,按需定制。不受长短、方圆、大小的限制,可装配在任何部位,而且不怕碰撞,不会脱落,也不会因受外界影响、环境恶劣而导致误动作,是有控温要求和安全性设备上不可缺少的一种理想的专用材料,人称是安全的“保护神”。 环保型控温易熔合金不仅出口产品需要,随着国家对环保要求的加强,内销的产品也将逐步实现环保化,需求会从少到多,市场会从小到大,这是市场发展的必然趋势。我们要认清形势,抓住机遇,主动出击,才能在激烈的竞争中立于不败之地。

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