[发明专利]一种连续化高品质锡焊粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金的制备方法，具体是指一种连续化制备高品质锡焊粉合金的方法。

背景技术

电子工业的表面贴装(SMT)中大量应用锡合金粉末状焊料。用于锡膏的锡合金粉末状焊料的生产始于上个世纪八十年代，最初用气体雾化法进行间隙式的生产，后来用离心、超声法进行间隙式的生产。表面贴装中应用锡合金粉末一般要求有很低的氧含量，如产品中允许的总氧含量为50～120ppm，过高的氧含量不能应用于SMT锡焊膏。所以锡粉的生产装置一般使用很纯的惰性气体，生产设备有很好的真空，生产装置一般是采用集粉罐的间隙式生产设备。日本专利JP59-14084描述了一种以氦气作为冷却气体的粉末生产的间隙式装置，因为氦的热传导速度快，对雾化金属液滴和粉末有较快的冷却速度，并可以有效的缩小雾化罐的尺寸。美国专利USP5,917,113也描述了一种间隙式的锡粉生产方式，并用冷却的气体和微量的氧来加快粉末的冷却速度并促使液滴表面凝固等。在这些间隙式的粉末生产发明专利装置中，在装置的底部都有一个集粉罐，凝固后的高温金属粉末会释放出大量的热量，积聚在雾化罐体中，粉体在高温的雾化罐中的积聚时间可达3～6小时，削弱冷却气体的作用。

我们知道，锡合金是一种低温的合金金属，无铅锡合金的熔点TM如Sn99Ag0.3Cu0.7在217℃~224℃。一般当金属所处的环境温度达到0.3T_M的温度时，是金属材料的回火温度，锡粉材料的组织开始改变，在一般的锡合金中此温度是约60℃；当金属所处的环境温度达到0.7T_M的温度时，金属粉末开始烧结。在间隙式锡粉的雾化生产过程中，集粉罐中的一般温度可达到0.5T_M，对锡粉的性能状态影响很大，并导致锡合金粉的性能不稳定，这也是这些发明中未解决好的问题。

在一般的间隙式锡粉生产方式中，雾化态粉末需要另行输送分选。如果分选在惰性气体中进行，则另需保护气体，增加了生产成本；如果分选在大气中进行，则锡粉成品的氧含量很高，一般会增加一倍到二倍，严重影响产品品质。

发明内容

本发明是针对SMT锡合金焊粉常规生产中存在的一些问题，在传统生产方式的基础上提出新的连续化生产的设计方法，并为锡粉质量的进一步提高提供了新的方法。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

一种连续化高品质锡焊粉的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)由真空系统将雾化室抽成真空，然后由气源向雾化室充保护气体至室内压力到达1.0～1.1个大气压；

(2)用合金熔化炉把由锡合金料在150～600℃的温度下进行熔化，变成金属液体；其中的具体温度是根据不同的锡合金的成份的不同，而选择不同的温度的；

(3)把熔化的锡合金料通过输液管输送到雾化器进行雾化，金属液体在雾化器中被雾化成微小的液滴；

(4)被雾化的液滴在雾化室经过冷却凝固形成金属粉末，由粉末的自重把金属粉末输送到多层粉末筛分机；

(5)从筛分机筛分出来的成品粉末进入成品集粉桶，其他粉末尾料由粉末输送器输送到合金熔化炉进行重新熔炼，进入下一个循环。

作为优选，上述制备方法中向所述的雾化室连续地充1～60m³/h的保护气体。所述的保护气体是氮气或氩气等惰性气体。

作为优选，上种制备方法中，在制备含铅的锡合金粉末时，加热保护气体，使雾化室中的雾化区的温度达到40～100℃，雾化室内雾化区以外的为自然温度。而在制备无铅的锡合金粉末时，冷却保护气体，使雾化室中的雾化区的温度低于40℃，雾化室内雾化区以外的为自然温度。

作为优选，上述一种制备方法中所述的保护气体是含有小于5vol％氢气的氮气或氩气。

作为优选，上述制备方法中所述的保护气体是含有10～2000ppm氧气的氮气或氩气。作为更佳选择，所述的保护气体中氧的浓度从雾化室的中间向四周呈浓度递增梯度分布。这个氧气浓度分布的方式是通过机械设备的结构设计实现其浓度的分布的。

作为优选，上述制备方法中的保护气体是含有小于3wt％有机物蒸气的氮气或氩气。

作为优选，上述制备方法中所述的雾化器为离心雾化器、超声雾化器、电脉冲雾化器或气体雾化器。

锡合金生产是一个十分复杂的过程。在满足高成品出粉率的前提下，作为锡合金粉的重要特性，主要有：球形单颗粒；合乎要求的合金凝固组织；低的氧含量和表面致密的氧化膜，并进一步的对表面的膜改性。