一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細化方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種合金鑄造組織的晶粒細化方式。
【背景技術】
[0002]鉛錫合金廣泛應用于微電子行業領域，但其晶粒鑄造往往較粗大，使得其力學性能和熱疲勞性能較差。為此，急需對鉛錫合金鑄造組織進行細化處理。傳統合金晶粒細化的方法包括化學法、物理法，如添加形核劑、晶粒長大抑制劑、機械攪拌、電磁攪拌及氣體攪拌等。然而，這些方法均存在不足之處:化學方法將引入雜質元素，容易造成成分偏析等缺陷；物理方法一般設備要求較高、能耗大，且晶粒細化效果有限。超聲波振動近年來逐漸被應用于細化金屬及合金的晶粒，但是超聲波在合金熔體中衰減很快，對于大量的合金熔體，不利于得到均勻的細化組織。除此之外，超聲波細化晶粒的研究主要集中于超聲波工藝參數對合金晶粒尺寸的影響。目前，尚未有系統進行超聲波工藝參數、不同施振方式和不同冷卻速率條件等對鉛錫合金鑄造組織細化規律的研究。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是要解決現有化學法細化鉛錫合金鑄造組織容易造成成分偏析，影響鉛錫合金的電學性能，物理法細化鉛錫合金鑄造組織存在設備復雜，能耗大、成本高和晶粒細化效果不大的問題，而提供一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細化方法。
[0004]一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細化方法為鉛錫合金僅在制備鉛錫合金熔體中施加超聲波處理、鉛錫合金僅在鉛錫合金熔體澆注過程中施加超聲波處理或鉛錫合金在制備鉛錫合金熔體和鉛錫合金熔體澆注過程中均施加超聲波處理。
[0005]本發明的優點:
[0006]一、本發明采用超聲波振動的方法來細化鉛錫合金的鑄造顯微組織；由于鉛錫合金在微電子行業的應用特點，每次成形元件時鉛錫合金的用量很少，這有利于防止超聲波振動在合金熔體中的快速衰減，實現鉛錫合金熔體內部各處均勻施振；
[0007]二、本發明通過快速冷卻和超聲波振動復合處理，鉛錫合金的晶粒組織得到大幅細化，同時獲得大量彌散分布細小的β相，提高了合金的力學性能和熱疲勞性能；
[0008]三、未使用本發明方法處理的鉛錫合金鑄造組織的晶粒尺寸約為500 μπι，經過本發明處理后的鉛錫合金鑄造組織的晶粒尺寸為20 μπι?50 μπι ;
[0009]四、未使用本發明方法處理的得到的晶粒細化的鉛錫合金鑄錠的抗拉強度為30MPa?32MPa ;經過本發明方法處理后得到的晶粒細化的鉛錫合金鑄錠的抗拉強度為38MPa ?45MPa。
[0010]本發明可獲得一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細化方法。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1為鉛錫合金放大1000倍的SEM圖；
[0012]圖2為鉛錫合金放大150倍的SEM圖；
[0013]圖3為實施例三得到的晶粒細化的鉛錫合金鑄錠放大5000倍的SEM圖。
【具體實施方式】
[0014]【具體實施方式】一:本實施方式是一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細化方法為鉛錫合金僅在制備鉛錫合金熔體中施加超聲波處理、鉛錫合金僅在鉛錫合金熔體澆注過程中施加超聲波處理或鉛錫合金在制備鉛錫合金熔體和鉛錫合金熔體澆注過程中均施加超聲波處理。
[0015]本實施方式的優點:
[0016]一、本實施方式采用超聲波振動的方法來細化鉛錫合金的鑄造顯微組織；由于鉛錫合金在微電子行業的應用特點，每次成形元件時鉛錫合金的用量很少，這有利于防止超聲波振動在合金熔體中的快速衰減，實現鉛錫合金熔體內部各處均勻施振；
[0017]二、本實施方式通過快速冷卻和超聲波振動復合處理，鉛錫合金的晶粒組織得到大幅細化，同時獲得大量彌散分布細小的β相，提高了合金的力學性能和熱疲勞性能；
[0018]三、未使用本實施方式方法處理的鉛錫合金鑄造組織的晶粒尺寸約為500 μ m，經過本實施方式處理后的鉛錫合金鑄造組織的晶粒尺寸為20 μπι?50 μπι ;
[0019]四、未使用本實施方式方法處理的得到的晶粒細化的鉛錫合金鑄錠的抗拉強度為30MPa?32MPa ;經過本實施方式方法處理后得到的晶粒細化的鉛錫合金鑄錠的抗拉強度為 38MPa ?45MPa。
[0020]本實施方式可獲得一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細化方法。
[0021]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同點是:所述的鉛錫合金僅在制備鉛錫合金熔體中施加超聲波處理是按以下步驟完成的:
[0022]—、將鉛錫合金在熔煉溫度為400°C?450°C下熔化攪拌，得到鉛錫合金熔體；
[0023]二、將鉛錫合金熔體在溫度為320 °C?380 °C下保溫靜置1min?30min，再去除鉛錫合金熔體表面的浮渣，得到保溫靜置并去除氧化皮后的鉛錫合金熔體；
[0024]三、將超聲波變幅桿放入到保溫靜置并去除氧化皮后的鉛錫合金熔體中，再在超聲波功率為200W?1000W和超聲波頻率為20000Hz?50000Hz下超聲波處理50s?120s，得到超聲波處理后的鉛錫合金熔體；
[0025]四、將超聲波處理后的鉛錫合金熔體澆注到銅模鑄型中冷卻，得到晶粒細化的鉛錫合金鑄錠，即完成一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細化方法；
[0026]步驟四中所述的銅模鑄型的孔徑為0.5mm?5mm。其他步驟與【具體實施方式】一相同。
[0027]本實施方式所述的超聲波是通過超聲波發生器產生電信號，經過超聲波換能器轉換轉化為振動，再經過超聲波變幅桿導入保溫后的鉛錫合金熔體中，從而進行超聲波處理。
[0028]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同點是:所述的鉛錫合金僅在鉛錫合金熔體澆注過程中施加超聲波處理是按以下步驟完成的:
[0029]—、將鉛錫合金在熔煉溫度為400°C?450°C下熔化攪拌，得到鉛錫合金熔體；
[0030]二、將鉛錫合金熔體在溫度為320 °C?380 °C下保溫靜置1min?30min，再去除鉛錫合金熔體表面的浮渣，得到保溫靜置并去除氧化皮后的鉛錫合金熔體；
[0031]三、將超聲波變幅桿作用到銅模鑄型上，再在超聲波功率為200W?1000W和超聲波頻率為20000Hz?50000Hz下將保溫靜置并去除氧化皮后的鉛錫合金熔體澆注到銅模鑄型中冷卻，得到晶粒細化的鉛錫合金鑄錠，即完成一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細化方法;
[0032]步驟三中所述的銅模鑄型的孔徑為0.5mm?5mm。其他步驟與【具體實施方式】一或二相同。
[0033]本實施方式所述的超聲波是通過超聲波發生器產生電信號，經過超聲波換能器轉換轉化為振動，再經過超聲波變幅桿導入到銅模鑄型上，從而進行超聲波處理。
[0034]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同點是:所述的鉛錫合金在制備鉛錫合金熔體和鉛錫合金熔體澆注過程中均施加超聲波處理是按以下步驟完成的:
[0035]—、將鉛錫合金在熔煉溫度為400°C?450°C下熔化攪拌，得到鉛錫合金熔體；
[0036]二、將鉛錫合金熔體在溫度為320°C?380°C下靜置1min?30min，再去除鉛錫合金熔體表面的浮渣，得到保溫靜置并去除氧化皮后的鉛錫合金熔體；
[0037]三、將超聲波變幅桿放入到保溫靜置并去除氧化皮后的鉛錫合金熔體中，再在超聲波功率為200W?1000W和超聲波頻率為20000Hz?50000Hz下超聲波處理50s?120s，得到超聲