一種鋁合金表面局部軟釬料鍍層制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬材料技術領域，特別設及一種侶合金表面局部軟針料鍛層的制備方法。
【背景技術】
[0002] 侶合金具有比重小、導熱好、性價比高等優點。在電子工業中主要起機械支撐、電 信號傳送、散熱、電磁場屏蔽、電路保護等作用，近年來由于銅價格的持續上漲，部分銅構件 逐漸被侶合金所替代。從電子產品的制造角度來講，要求侶合金必須有良好的可焊性。電 子封裝常使用的軟針焊針料很難在侶合金上潤濕鋪展，故電子制造業中通過在侶合金表面 電鍛錫的工藝改善侶合金構件的可焊性。侶合金的電鍛錫工藝較為成熟，已廣泛應用于電 子制造等行業中。電鍛錫主要有W下幾個主要步驟：化學除油一清洗一酸蝕活化一清洗一 浸儀一清洗一預鍛銅一清洗一鍛錫。相比之下，在侶及侶合金上電鍛要比在鋼鐵及銅等金 屬上電鍛要困難的多，其主要原因有W下幾個方面：
[0003] 1、侶是一種比較活潑的金屬，對氧具有很大的親和力，極易形成天然氧化膜，氧化 膜的存在使其與鍛層的結合力降低。
[0004] 2、侶的電極電勢較低（擴AI3.+-/A1= -1.66、'），浸入電鍛液時能與多種金屬離子進行 置換反應，，在侶表面生成接觸鍛層，使電鍛層與基體的結合強度降低。
[0005] 3、侶是兩性金屬，能溶于酸與堿，在酸性或堿性金屬電鍛液中都不穩定。
[0006] 4、侶合金鑄件有砂眼、氣孔，會殘留鍛液和氨氣，容易鼓泡，也會降低鍛層與基體 的結合力。
[0007] 另一方面，在電子制造業中，侶合金用于機械支撐的同時需要與一些電路、電子元 器件進行互聯。由于具有機械支撐的作用，侶合金構件的面積較大，而需要與其他器件互聯 的面積在整個侶合金構件上只占非常小的比例。電鍛工藝需要將整個侶構件全部進行電 鍛，增加了電子制造成本也造成能源與原料的浪費并對環境產生不必要的污染。到目前為 止，仍然沒有一種可行的鍛錫工藝可W在侶合金表面高效、低成本、無污染的實現局部鍛錫 或軟針料。
【發明內容】
[0008] 鑒于現有技術存在的技術問題，本發明的目的是提供一種侶或侶合金材料的表面 局部軟針料鍛層的制備方法。本方法可在大氣環境中在侶合金表面直接形成任意面積的錫 鍛層或軟針料鍛層并且不損傷合金表面形貌。
[0009] 本發明提供的一種大氣環境下的侶合金表面局部軟針料鍛層的制備方法，包括， 利用超聲聲化學作用，在大氣環境下，在侶合金表面形成任意面積的局部軟針料鍛層。
[0010] 所述方法先使用市售侶合金油污清洗劑對侶合金表面需要鍛層的位置進行擦拭 W達到局部除油去污效果。該方法不用對侶合金表面全部清洗、酸蝕W及去除機械紋，只對 需要軟針料鍛層的區域進行局部除油去污即可，可降低生產成本和使用清洗劑造成的環境 污染問題。
[0011] 所用超聲波焊頭為鐵基合金或陶瓷，焊頭可分為兩類：（1)焊頭下表面形狀、面積 和需要制備的鍛層的形狀、面積相同。此類型焊頭適用于制備小面積鍛層（鍛層面積小于 0.01m2) (2)焊頭下表面為正方形或長方形，邊緣有倒角，面積根據鍛層面積而定。此類型 焊頭適用于制備大面積鍛層，倒角的設計有利于針料在焊頭移動的過程中填充到焊頭和侶 合金表面。兩類焊頭的厚度根據超聲發生器和變幅桿的特性而定，最終要求焊頭的振幅為： 5 ~20ym。
[0012] 所述方法進一步優選W下步驟實現：
[0013] (一）、將侶合金表面需要鍛層的部位去污清理后，在表面鋪放200ym-lmm軟針 料，并加熱至軟針料融化。優選將軟針料加熱至超過液相線10~50°C。
[0014] (二）、將超聲波焊頭置于烙融軟針料上，與侶合金表面保持5~500ym的距離。 優選為將與超聲波焊頭相連的鐵基合金或陶瓷等難與軟針料反應的超聲波傳導介質與侶 合金表面間隙為5~200ym，加熱至200~300°C;超聲傳導介質可W平行的在侶合金表面 移動。
[0015] (S)、施加超聲波。優選超聲波頻率為15~100曲Z、振幅為1~20ym的縱向或 橫向超聲波，超聲處理3~20s或W0~5m/min的速度移動超聲傳導介質W覆蓋整個需要 鍛層的區域。然后空冷至室溫，即可得到侶或侶合金表面局部鍛錫或錫基軟針料。當工藝 參數不在此范圍時，例如超聲波施加時間為2S，鍛層制備效果變差，侶合金表面不能形成完 整鍛層。
[0016] 所述軟針料為純錫或錫基針料，錫基軟針料按重量百分比由：Sn:10~100%;Pb: 0 ~37%;Ag:0 ~5%;Cu:0 ~5%;Zn:0 ~9%;Bi:0 ~57% ;A1 :0 ~14%組成。
[0017] 所述軟針料優選為錐狀、球狀或塊狀。
[0018] 所述方法進一步優選方案為，在超聲處理后使用熱風整平設備去除多余針料。
[0019] 本發明相對于現有技術的有益效果包括：
[0020] 本發明中鍛層在大氣環境下制備，無需進行氧化膜去除工藝，同時避免了因侶氧 化膜去除不徹底而產生的缺陷。鐵基合金或陶瓷等超聲波傳導介質難與錫基軟針料發生反 應，不影響鍛層的成分、清洗方便可反復使用。本發明利用超聲聲化學的作用和空間結構對 超聲波傳導、對液態金屬的作用，在不使用針劑的情況下在侶合金表面局部快速的形成錫 或軟針料鍛層。鍛層制備過程簡單，易于實現自動化、大幅減小生產周期；節能環保的同時 大幅降低生產成本。
【附圖說明】
[0021] 圖1為【具體實施方式】一侶合金表面局部鍛層制備過程示意圖。
[0022] 圖2為【具體實施方式】二侶合金表面局部鍛層制備過程示意圖。
[0023] 圖3為【具體實施方式】屯侶合金表面局部鍛層制備過程示意圖。
[0024] 圖4為【具體實施方式】八侶合金表面局部鍛層制備過程示意圖。
[00巧]圖5為錫鍛層和侶合金界面邸S巧nergyDispersiveSpectroscopy能譜儀）線 掃描結果，通過線掃描結果可知，錫與侶合金形成互擴散。
[00%] 其中，1為變幅桿（超聲波焊頭）；2為與變幅桿相連的鐵基合金或陶瓷等不與軟 針料發生反應的超聲波傳導介質，傳導介質下端帶有倒角W促進軟針料填縫，傳導介質可 連同變幅桿一起W-定的速度平行移動；3為錫球或軟針料球；4為侶合金。
【具體實施方式】
[0027] 為了解釋本發明，下面結合說明書附圖和實施例對本發明作進一步說明，但本發 明不限于此。
【具體實施方式】 [0028] 一：
[0029] 如圖1所示，本實施方式侶或侶合金的局部鍛層按W下步驟實現：一、將侶合金需 要鍛層的部位去污清理后在表面鋪放面積為15X15mm、厚度為300ym的錫錐。二、將與超 聲波焊頭相連的鐵基合金超聲波傳導介質（下表面積為20X20mm)置于錫錐上并加熱至 250°C。S、施加頻率為30曲Z、振幅為5ym的縱向超聲波，超聲處理15s后移除超聲波傳導 介質，使用熱風整平設備去除多余的錫并將侶合金置于空氣中冷卻至室溫。
[0030] 對鍛層進行宏觀檢查，鍛層表面整潔無空穴。通過邸S線掃描可知錫與侶合金形 成良好的冶金結合，如圖5所示。
【具體實施方式】 [0031] 二：
[0032] 如圖2所示，本實施方式侶或侶合金的局部鍛層按W下步驟實現：一、將侶合金需 要鍛層的部位去污清理后在表面鋪放面積為25X25mm、厚度為300ym的錫錐。二、將與超 聲波焊頭相連的陶瓷超聲波傳導介質（下表面積為10X10mm)置于錫錐上并加熱至250°C。 S、施加頻率為30曲