环保控温易熔合金的研制与应用

一、环保型控温易熔合金特性与焊料的区别 软钎料与硬钎料的分界温度为450℃。易熔合金是软钎料的重要组成部分，一般把含铋、熔点在183℃以下的钎料列入易熔合金。在易熔合金中形成共晶或亚共晶、温差范围狭窄的合金，又能实施控温要求的，称之为控温易熔合金。 控温易熔合金是在易熔合金、低熔点合金，锡铅焊料的基础上，逐步发展、延伸形成的，两者既有延续性又有差异性，与锡铅焊料的区别主要在：第一、控温合金以控温为目的，同时也能焊接，而锡铅焊料只有焊接功能，满足不了控温的要求；第二、控温合金比锡铅焊料的温差小，熔化范围狭窄，熔点更精确；第三、控温合金比锡铅焊料的熔点要低，而且易熔，形成的热敏元件动作灵敏，误差少；第四：控温合金可用极限温度钎焊对温度极敏感的装置，而锡铅焊料只能焊接183℃以上的焊件；第五、锡铅焊料系二元合金，控温合金由多元合金组成，对金属元素的要求更纯，熔炼工艺难度大，科技含量高，质量也更好。 控温易熔合金也不同于低熔点合金、易熔合金。低熔点合金的性能只表示合金的熔点低，受温、受热度低；易熔合金的性能也只表示其易熔性、可塑性，而控温易熔合金的性能既易熔、可塑，又可控温、焊接，对熔点有特别严格的要求，具有特定的不可替代性，是软钎料品中之精品。 环保型与传统型控温易熔合金的本质区别，在于无害无毒物质与有害有毒物质。人类沿用含铅焊料已有近千年的历史，从含铅焊料时代向无铅焊料时代过渡，这是焊材史上新的里程碑。 开发环保型控温易熔合金，要从产业实用化角度出发，评判的标准应包括毒性、成本、资源、性能和工艺性、实用性等多方面。因此，环保型控温易熔合金应具有的特性是：第一、环保性。控温合金一定要达到欧盟提出无铅、无镉、无汞等有害有毒物质的要求，是环保型的“绿色产品”。第二、适用性。控温合金的性能应能适用于保险、消防、安全、热敏感应等装置设备的需要，要求：（1）熔点准，熔化范围狭窄；（2）反应灵敏，达温即动作，熔化时限在60秒—120秒范围内完成；（3）焊接强度牢，焊成易熔片静态垂吊能承受50kg48小时不脱落，不断裂；（4）致密性可靠，能承受一定的大气压冲击，不变形、不泄露、不穿孔；（5）焊接工艺、漫流性、铺展性好。第三、兼容性。控温合金既可单独用于焊接，又可单独用于控制温度，也能焊接与控温同时并用，安全可靠。第四、达标性。控温合金质量应能达到国家相关标准要求，尤其是用于消防产品的控温元件、热敏配件，均需经国家级检测中心认可方可配套提供。我司产品2004年和2007年两次经国家消防装备质量监督检验中心检测均为合格。第五、竞争性。控温合金成本要低，质优价廉，具有市场竞争力，既有可用性，又有可购性，客户买得起、用得好。上述“五性”要求，是产品完整性和完美性的重要体现。 二、在借鉴、创新中开发环保型控温易熔合金 怎样开发符合市场需要并有“特性”的环保型控温易熔合金？我们走的是在借鉴中创新，在创新中开发这条路。具体做法是：第一步，广泛采集，积累资料。二年多来，我们通过专业杂志、书刊、展览会、学术会议等各种渠道，采集到美国、日本、英国、欧盟和国内大学、科研单位等有关软钎料的资料，其中有锡基、铋基、铟基、锌基二元合金、三元合金、四元合金、五元合金、六元合金及以上的几十个系、近2000个不同熔点的原始配方，这是我们借鉴的重要基础。然后再进行分类，按基、按系整理、筛选，根据市场需要确定开发的目标和方案。 第二步，验证获取数据。根据确定开发的目标，有重点地对已有熔点的原始配方，逐个进行验证，去伪存真，纠错取正，掌握第一手真实而可靠的熔点配方数据。 在Bi基合金中，重点验证Bi—Sn、Bi—Zn、Bi—Sn—Zn、Bi—Sn—In、Bi—Sn—Sb等五个系近40个熔点。验证结果，Bi能降低熔点，但性能较脆，可塑性差，难以形成丝状、片状，不适于气密性封装。 在In基合金中，重点验证In—Sn、In—Bi、In—Sn—Bi、In—Sn—Zn、In—Sn—Bi—Zn等五个系30多个熔点。验证结果，In基钎料的熔点比较低，可塑性、延展性较好，能形成片状，但成本偏高。 在Sn基二元、三元合金中，重点验证Sn—Bi、Sn—Ag、Sn—In、Sn—Sb、Sn—Bi—In、Sn—Bi—Zn、Sn—Bi—Ag等近二十个系50多个熔点。验证结果，Sn基合金润湿性、抗腐蚀性较好，能与Bi、Zn、In形成共晶、亚共晶合金。二元合金的熔点一般在140℃—200℃；三元合金的熔点，一般在150℃—250℃，但熔点偏高，市场适应性不够多。 第三步，在借鉴、创新中开发新熔点、新产品。现已掌握的熔点大都在150℃以上，满足不了市场的需要。我们根据消防、阀门、制冷、电器、石油、汽车、电子、机械等配件用于控温、热敏感应等装置所需的57℃、63℃、68℃、70℃、72℃、83℃、100℃、110℃、120℃、139℃、150℃等不同熔点，采用调整配比法再创新、再开发。所谓调整配比法？就是借鉴已有熔点的配方，根据不同金属元素的不同特性、作用，对金属元素原配比进行调整，按照金相原理调高或调低，增多或减少，一个一个地试验，直至达到预定熔点的要求为止。开发一个新熔点，需要经过多次调整、反复试验才能完成。功夫不负有心人。经过艰苦不懈研制，现已形成从55℃—280℃间的任何熔点，我们都可以开发提供，质量也不断得到提升，基本上满足了市场的需求。 三、 科学检测是环保型控温易熔合金质量可靠保证 环保型控温易熔合金的质量，包含环保、熔点、熔化时限，焊接后的抗拉强度和稳定性，以及易熔塞灌注后的致密性和耐冲击等。对于质量问题，在日常使用过程中，用户最关注、反映也较多的是合金体熔点准确度的差异。归纳起来，主要有以下几个方面： （1）水浴、油浴设备测与用烘箱测，由于液体与气体受热、导热、空间的不同，同样的183℃热熔塞，干热测比在液中测要高2℃—3℃。 （2）动态受力（弹簧压力、钢丝拉力、夹件胀力、气压顶力）测与静态不受力测，同样70℃、280℃易熔件，受力测比不受力测要提前2℃—4℃动作。 （3）同样的110℃易熔件，测试设备一样，而升温速率不同，测出的熔化温度也有1℃—3℃的差异。 （4）同样是140℃易熔件，测试时易熔件安放的位置与温度计测温头的距离不同，离得远、偏上或偏下的，动作温度也会有0.5℃—1.5℃的偏差。 （5）57℃洒水喷头装饰罩焊件，采用水浴法测试，环境温度放入、升温至45℃放入、57℃时放入，由于受热时间有长有短，温差也有0.5℃—1.5℃不等。 （6）150℃易熔件，同样是在环境温度放入油浴，由于春、夏、秋、冬季节环境温度不一样，因受热时间的不同，也会出现1℃—2℃的温差。 （7）180℃易熔件，同样是油浴，采用国家乙级标准与普通的玻璃温度计，也会有1℃—2℃的误差。 （8）145℃易熔塞，由于铜质外壳的厚薄不同，测试也会出现0.5℃—1℃的温差。外壳越厚，温差越大。 （9）露体测（合金直接放在加热板上）与密封测（合金放入水、油液中），由于导热，保温不同，受热面积和角度不同，同样的98℃合金料，也会有1.5℃—2℃的温差。 同样一个熔点的合金，为什么会出现不同的结果，有差异呢？这里面大有学问，大可研究，原因确实也很多。比如：测试设备的不同，有水浴、油浴、烘箱、电炉等；测试要求各异，动态受力测与静态不受力测；受力也有大小、轻重不同，从1kg到40kg不等；测试工艺不一样，有一次性测的，有二次分阶段性测的；升温速率也有快有慢；测试受温时间也有多少、长短不同，有的从环境温度开始测，有的需要升到一定的温度开始测；合金直接受热与间接受热，灌注件外壳壁的厚与薄；使用的温度计也不尽相同。等等。由于测试设备、要求、工艺、方法、环境、条件的不同，复测出现熔点有差异，这在意料之中，属于“正常”而不可避免的。 在诸多造成温差的原因中，动态受力测的影响最大。因为合金的熔化有一个从固相线（即曲线ACEDB）到液相线（即曲线AFB）逐渐渗透，从表及里，由固态变液态的过程。我们讲熔点，指的是液相线熔化温度，而不是固相线熔化温度。动态受力测因有“拉力”、“顶力”在固相线时焊件就被“拉断”，而静态不受力测焊件的“熔断”则在液相线。“拉断”与“熔断”之间的温差，也因受力的大小、轻重和不同合金的晶体熔化点而不一样。受力越大、越重，温差就会越大。因此，受力测需在测前算准平均每kg“拉力”对熔点温度有多大的影响，然后再根据影响的力度配制相适应度数的合金，一般比标称温度的熔点要高出1℃—3℃不等。 俗话说：没有规矩，不成方圆。解决测试中的温差问题，也需要有“规矩”。这个“规矩”就是要用科学的方法进行检测。科学检测需在标准统一的前提下，要求要明确，设备要同样，工艺要规范，方法要正确，环境、条件要掌握好。长期的实践证明，对合金体融化温度要求严格的，采用油浴、水浴测比采用烘箱测要精确；采用国家乙级玻璃温度计比普通玻璃温度计、电子数码计要标准；油浴采用稀薄、透明、耐高温的油质比用稠厚、色深的普通油质对焊件动作的阻力要小；水浴采用优质的蒸馏水比用含杂质、矿物质的水腐蚀要少；采用“细雨润土”式升温速率要比“暴风骤雨”式快速升温速率熔化温度要更稳定；采用密封式测比露体开放式测温度更准；测试件在水浴、油浴中与温度计测温头平行靠近，比偏高、偏低、离远更接近熔点；受力测事前测算“拉力”、“顶力”对熔点的影响，比用“一刀切”的办法盲目进行测效果要好；进行水浴、油浴时不断搅动，比不搅动静态的水、油温度要均匀；直接测合金料比测焊件、易熔塞温度易掌握。实践也告诉我们，用科学方法进行检测，既是解决测试中温差问题的好办法，也是环保型控温易熔合金质量的可靠保证。 全国销售热线：+86 (0769) 85315997 (13412501502) FAX：+86 (0769) 85397309 网 址：www.dgwochang.com 诚信通：www.5396227.cn 邮 箱：450159528@qq.com Q Q：450159528 阿里ID：5396227 更多资讯详细请登录东莞低熔点合金：www.dgwochang.com