[发明专利]低银亚共晶无铅焊料的熔铸设备及利用其制造焊料的方法

权利要求书

1.一种低银亚共晶无铅焊料的熔铸设备，其特征在于：包括保温加热熔炼装置、超声波搅拌系统、电磁波振荡系统、浇注系统、吸铸冷却系统和抽真空系统；

保温加热熔炼装置包括坩埚、与坩埚配合的坩埚上盖、控温装置、测温探头和坩埚保温加热装置，测温探头和坩埚保温加热装置分别与控温装置电连接；

吸铸冷却系统包括密封装置、真空吸铸室、设置在真空吸铸室内的成型模具和设置在成型模具上的循环冷却液管，成型模具的上端通过通气孔与真空吸铸室相连通，抽真空系统与真空吸铸室相连通；

浇注系统包括浇口套、锥形阀杆和能驱动锥形阀杆上下移动液压驱动系统，液压驱动系统通过控制锥形阀杆的移动打开/关闭浇口；

保温加热熔炼装置设置在吸铸冷却系统上方，浇口套安装在坩埚底面上且使坩埚与成型模具型腔相连通，液压驱动系统和超声波搅拌系统安装在坩埚上盖上，电磁波振荡系统设置在保温座体内。

2.根据权利要求1所述的低银亚共晶无铅焊料的熔铸设备，其特征在于：所述超声波搅拌系统包括调频超声波发生器、超声波换能器、变幅杆和工作头，超声波换能器和变幅杆安装在所述坩埚上盖上，工作头置于所述坩埚内；调频超声波发生器的超声波可调频率为15-25KHz。

3.根据权利要求1或2所述的低银亚共晶无铅焊料的熔铸设备，其特征在于：所述坩埚保温加热装置包括保温座体和设置保温座体上的感应加热丝，所述电磁波振荡系统包括安装在保温座体内的变频电源和电磁感应器，电磁感应器与超声波工作头方向相互垂直，电磁波振荡系统的磁场强度为0.1-1.0特斯拉。

4.根据权利要求1所述的低银亚共晶无铅焊料的熔铸设备，其特征在于：所述抽真空系统包括依次通过管道相连的真空表、真空调节器、真空罐、真空泵和机械泵，真空度可调范围为0.2×10-2Pa-50KPa。

5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的低银亚共晶无铅焊料的熔铸设备，其特征在于：所述的浇口套4-3材料为304不锈钢或石墨，浇口比坩埚底部略高约1-2mm，所述锥形阀杆采用热模具钢镀钛材料；所述坩埚、成型模具均由奥氏体304不锈钢材料制成。

6.一种利用权利要求1-6任一项权利要求所述的低银亚共晶无铅焊料的熔铸设备制造焊料的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）利用常规熔铸工艺制备中间合金；

2）开启抽真空系统，对真空吸铸室进行抽真空处理；

3）将合金原材料放入熔炼坩埚内，合上上盖进行加热熔炼，合金熔融至液态后，冷却呈半固态，保温一定时间，在合金液态到半固态的过程中不间断施加超声波和电磁波振荡；

4）开启冷却系统，开启浇口套，半固态合金在真空压力差和自身重力的综合作用下，迅速充满型腔，直至金属熔体完全凝固，得到铸件。

7.根据权利要求6所述的制造焊料的方法，其特征在于：所述焊料为SnAg_0.3Cu_0.7焊料，所述制造焊料的方法包括如下步骤：

1）利用常规熔铸工艺，550℃制造含20%Cu的Sn-Cu中间合金；

2）开启真空吸铸室的真空系统，将真空室抽真空至0.6×10^-2Pa；

3）将Sn、Ag和Sn-Cu中间合金3种材料按质量百分比：Ag为0.3%，Cu为0.7%，Sn为余量进行计算称量，混合放入不锈钢坩埚，合上上盖后加热到500℃至熔融状态，并在表面覆盖一层熔盐KCl:LiCl=1.3:1保护；待金属熔体的温度降低到235-225℃，进行保温5-10分钟，并不间断施加超声波和电磁波振荡搅拌；

4）开启冷却系统，开启浇口，半固态合金在真空压力差和自身重力的综合作用下，迅速充满型腔，直至金属熔体完全凝固，得到铸件。