[发明专利]用于焊接形状记忆合金的方法

说明书

一种将形状记忆合金(SMA)元件焊接至部件的方法包括：相对于所述部件的表面定位所述SMA元件的镀锡端部，然后当所述SMA元件上不存在氧化物层时，使用具有低液相线温度(500°F或更低)的焊接材料将所述镀锡端部直接焊接至所述表面。当存在氧化物层时，可使用基于铅的焊接材料在较高温度下焊接所述端部。在焊接所述SMA元件之前，所述端部可使用包含磷酸或氟化锡的熔剂材料镀锡。所述SMA元件可浸入酸性浴液中以去除氧化物层。所述焊接材料可包含锡和银、锑或锌，或其它足以实现低液相线温度的材料。控制穿透所述SMA元件的热量以保护形状记忆能力。

技术领域

本公开涉及一种用于焊接形状记忆合金的方法。

背景技术

形状记忆合金(SMA)是展现出伪弹性和形状记忆的一类材料。SMA元件(诸如SMA线材)的变形是暂时的并且通过施加外部刺激(诸如热或电信号)而可逆。SMA元件的形状记忆能力大部分是归因于由于协同原子重组发生的取决于温度和应力的固态相变。

某些机电应用使用SMA元件来携带并且传输负载和/或位移，例如基于SMA线的控制致动器。然而，常规上用于连结电子装置中的导线的类型的焊接材料并未充分结合至SMA材料，诸如镍-钛。因此，用于将SMA元件连结至部件的当前惯例包括将金属端部附件卷边至SMA元件的远端上以及接着将卷边的端部附件紧固至部件的表面。然而，SMA元件的卷边具有某些性能限制，包括卷边的端部附件处或附近随着时间变化而出现的潜在滑动或疲劳。

发明内容

本文公开了一种将形状记忆合金(SMA)元件焊接至部件的方法。该方法，包括用于保护SMA元件的临界形状记忆性质的具体步骤，使得SMA元件(例如，SMA线材)的端部能够直接焊接至部件。例如，可以将SMA元件直接焊接至印刷电路板组件的表面安装件或穿孔的接触垫或直接焊接至其它SMA元件。本方法用于帮助解决制造问题，其中常规的焊接和熔剂组合并未充分结合至构成典型SMA元件的材料，例如，镍-钛(NiTi)。本文公开的方法使得在不使用常规的端部卷边或在SMA元件与SMA元件所焊接到的表面之间不使用其它介入结构的情况下能够实现SMA元件的直接焊接，具体用于最小程度地影响SMA元件的形状记忆能力。

在特定实施例中，一种将SMA元件焊接至部件的方法包括：利用预定的熔剂材料和焊接材料对SMA元件的端部镀锡，相对于部件的表面定位SMA元件的镀锡端部，以及将SMA元件的镀锡端部直接焊接至部件的表面。当SMA元件并不具有氧化物层时，焊接材料具有不超过500°F的液相线温度。当存在氧化物层时可以使用较高温度，且在这些情况下焊接材料可以含铅。在示例性实施例中，焊接材料可以是锡基材料，但是在期望的发明范围内可以使用其它材料，包括锡和铅的较低百分比混合物或铟与铅、银或锡、与下文陈述的各种其它示例性材料组合的混合物。该方法包括在对SMA元件镀锡和直接焊接的同时控制渗透至SMA元件的深度中的热量，从而保护SMA元件的形状记忆能力。

该方法可以包括在不存在氧化物层时使用无铅焊接材料将SMA元件的镀锡端部焊接至部件的表面。

该方法可以可选地包括将SMA元件浸入酸性浴液中持续足以产生洁净的SMA元件的校定的一段时间。所述浴液可以是氢氟酸和硝酸的混合物。可以将浸浴后的SMA元件在水浴液中进行漂洗以去除任何酸性残留。

在各种非限制性示例性实施例中，焊接材料可以包含按重量计至少3.5％的元素银，例如，KAPP ZAPP 3.5，或按重量计5％的元素锑或按重量计9％至15％的锌。可以使用其它材料来实现所需的液相线温度。

SMA元件可以由镍钛构造而成并且在某些实施例中可以配置成SMA线材。

通过结合附图对实施本公开的最佳模式的以下详述，本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点将是显而易见的。

附图说明

图1是根据所公开方法的用于将形状记忆合金(SMA)元件焊接至部件的示例性焊接台的示意图。