本實用新型涉及一種高性能焊錫粉的離心霧化制粉裝置。

背景技術(shù)：

電子組裝工藝經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已進入高密度、小型化、高效率階段。電子焊接工藝經(jīng)歷了從手工烙鐵焊接，THT通孔波峰焊接，到SMT表面貼裝回流焊接。電子焊接用釬料由最初的錫絲、錫條，發(fā)展到高精密焊錫膏。焊錫膏主要組成部分是各種金屬成份的焊錫粉。

焊錫粉的制造工藝主要有三種：

1、氣霧法，因錫粉質(zhì)量差氧含量高且難以控制，現(xiàn)已很少使用。

2、離心霧化制粉，產(chǎn)量大，成本低，工藝容易控制，錫粉質(zhì)量一般，是目前主要的錫粉制造工藝。通過改變參數(shù)可以制備各種粒徑的焊錫粉。

3、超聲波霧化，錫粉質(zhì)量佳，主要用于要求較高的領(lǐng)域。但產(chǎn)能較低，成本高，只有離心霧化工藝的20%左右，并且由于超聲霧化原理的限制，對于粒徑為15μm以下的微細粉難以批量生產(chǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)中，離心霧化的工藝是將高溫熔融狀態(tài)的焊料，從頂部錫爐經(jīng)噴嘴流入高速轉(zhuǎn)動的旋碟上，通過旋碟的離心力，將焊料液滴甩向充滿N₂氣體的制粉室，并迅速冷卻凝固，形面焊錫粉，掉入下方制粉機罐體收集。焊錫粉離心霧化生產(chǎn)過程中由于錫粉運動和外加N₂的作用，在常規(guī)制粉設(shè)備的霧化室內(nèi)很容易產(chǎn)生紊亂氣流。霧化室內(nèi)的空間布局、N₂進氣流的干擾、焊料離開旋碟的角度和方向，使焊料隨紊亂的氣流產(chǎn)生各種軌跡的運動，固體錫粉、焊錫液滴以及半熔融狀態(tài)焊料顆粒發(fā)生碰撞，形成各種形態(tài)的異形粉。異形粉對錫膏的危害非常之大，造成錫膏印刷壽命縮短、良率下降、粘度升高、堵塞鋼網(wǎng)、甚至失效。因此，離心霧化的異形粉偏多問題亟待解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對背景技術(shù)提出的不足，本實用新型研究設(shè)計了一種高性能焊錫粉的離心霧化制粉裝置，其目的在于：提供一種有效降低焊錫顆粒在分離和固化成型過程中的碰撞、提高離心霧化錫粉質(zhì)量的高性能焊錫粉的離心霧化制粉裝置。

本實用新型的技術(shù)解決方案：

高性能焊錫粉的離心霧化制粉裝置，其特征在于：包括錫爐、制粉機罐體、制粉機上蓋、高速電機、電機軸、旋碟、噴嘴、N₂進氣管，所述高速電機通過電機支架固定在制粉機罐體上，所述旋碟與電機軸螺紋連接，螺紋旋向與高速電機轉(zhuǎn)動方向相反，旋碟上表面為凹陷曲面，凹陷曲面剖面邊緣處的切線與制粉機上蓋剖面內(nèi)壁斜線平行，所述制粉機上蓋固定于制粉機罐體上，制粉機上蓋形狀為漏斗形，所述錫爐固定在制粉機上蓋外表面，所述噴嘴與錫爐底部相連通，所述噴嘴底部正對旋碟中心，所述N₂進氣管為兩個，兩個N₂進氣管對稱安裝在制粉機上蓋側(cè)面，N₂進氣管向下方傾斜并與水平面呈5°角。

所述制粉機罐體、制粉機上蓋均設(shè)置有冷卻夾層。

所述制粉機罐體通過密閉管道與篩分機相連通，保證制粉、篩分均處于N₂氣體保護環(huán)境下。

所述錫爐上設(shè)置有保溫隔熱裝置。

所述噴嘴為不銹鋼材質(zhì)，噴嘴內(nèi)孔及外表面均經(jīng)過精密拋光。

所述高速電機最高轉(zhuǎn)速為80000r/min，高速電機內(nèi)通冷卻潤滑裝置，并有溫控及變頻調(diào)速系統(tǒng)。

所述N₂進氣管上設(shè)置有自動壓力檢測和流量控制系統(tǒng)。

所述噴嘴與旋碟之間的垂直距離為2-5cm。

本實用新型的有益效果：本實用新型設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)合理，將制粉機上蓋制作成漏斗形，在制粉機內(nèi)形成一個特定的空間，阻止焊錫粉向離心液滴層的上面飄散；將進氣管設(shè)為對稱兩個，并與旋碟轉(zhuǎn)動相同方向從側(cè)面布置，進氣管向下方傾斜5°，和運動的錫粉形成向下氣旋；將旋碟表面制成凹陷曲面，曲面邊緣處的剖面切線與上蓋剖面斜線平行，使焊料離開旋碟后運動軌跡與上蓋內(nèi)壁保持平行，確保焊錫粉在成形過程中不發(fā)生碰撞，達到減少異形粉比例的目的，使得焊錫粉的質(zhì)量得到明顯的提高，具有很高的實用價值。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有普通焊錫粉離心霧化機的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為現(xiàn)有普通焊錫粉離心霧化機的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為現(xiàn)有普通焊錫粉離心霧化機內(nèi)旋碟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本實用新型的旋碟剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為現(xiàn)有普通離心制粉機產(chǎn)生的異形粉形貌掃描電子顯微鏡照片。

圖8為現(xiàn)有普通離心制粉機生產(chǎn)的錫粉掃描電子顯微鏡照片。

圖9為本實用新型生產(chǎn)的錫粉掃描電子顯微鏡照片。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。

如圖4至圖6所示，高性能焊錫粉的離心霧化制粉裝置包括錫爐8、制粉機罐體1、制粉機上蓋7-1、高速電機3、電機軸10、旋碟4-1、噴嘴5、N₂進氣管9-1，高速電機3通過電機支架2固定在制粉機罐體1上，旋碟4-1與電機軸10螺紋連接，螺紋旋向與高速電機3轉(zhuǎn)動方向相反，旋碟4-1上表面為凹陷曲面，凹陷曲面剖面邊緣處的切線與制粉機上蓋7-1剖面內(nèi)壁斜線平行，制粉機上蓋7-1固定于制粉機罐體1上，制粉機上蓋7-1形狀為漏斗形，錫爐8固定在制粉機上蓋7-1外表面，噴嘴5與錫爐8底部相連通，噴嘴5底部正對旋碟4-1中心，N₂進氣管9-1為兩個，兩個N₂進氣管9-1對稱安裝在制粉機上蓋7-1側(cè)面，N₂進氣管9-1向下方傾斜并與水平面呈5°角，制粉機罐體1、制粉機上蓋7-1均設(shè)置有冷卻夾層11，制粉機罐體1通過密閉管道12與篩分機相連通，保證制粉、篩分均處于N₂氣體保護環(huán)境下，錫爐8上設(shè)置有保溫隔熱裝置，噴嘴5為不銹鋼材質(zhì)，噴嘴5內(nèi)孔及外表面均經(jīng)過精密拋光，高速電機3最高轉(zhuǎn)速為80000r/min，高速電機3內(nèi)通冷卻潤滑裝置，并有溫控及變頻調(diào)速系統(tǒng)，N₂進氣管9-1上設(shè)置有自動壓力檢測和流量控制系統(tǒng)，噴嘴5與旋碟4-1之間的垂直距離為2-5cm。

如圖1至圖3所示，離心霧化的工藝是N₂由進氣管9進入制粉機罐體1內(nèi)，高溫熔融狀態(tài)的焊料從頂部錫爐8經(jīng)噴嘴5流入高速轉(zhuǎn)動的旋碟4上，通過旋碟4的離心力，由于高速離心力作用，被迅速沿運動軌跡6甩出，形成液體霧滴；液體霧滴被甩向充滿N₂氣體的制粉室，并迅速冷卻凝固，形面焊錫粉，掉入下方制粉機罐體1內(nèi)收集，焊錫粉離心霧化生產(chǎn)過程中由于錫粉運動和外加N₂的作用，在常規(guī)制粉設(shè)備的霧化室內(nèi)很容易產(chǎn)生紊亂氣流。

工作過程：

將按比例配制好的焊料合金投入錫爐8加熱熔化并保溫，用鋼針堵塞噴嘴孔；啟動冷卻水系統(tǒng)，使制粉機罐體1內(nèi)溫度穩(wěn)定在25℃；開啟N₂進氣管9-1，制粉機罐體1內(nèi)壓力產(chǎn)力設(shè)置為0.2MPa，保持正壓防止空氣進入；制粉機罐體1內(nèi)氧氣含量低于90PPM時，啟動高速電機3，緩慢加速到25000r/min以上（據(jù)生產(chǎn)需求調(diào)整）；打開噴嘴5，拔出堵在噴嘴孔上的鋼針，液態(tài)焊錫依靠自重從噴嘴5流入高速旋轉(zhuǎn)的旋碟4-1中心，由于高速離心力作用，被迅速沿運動軌跡6-1甩出，形成液體霧滴；在N₂保護氣體中冷卻形成固體錫粉顆粒；固體錫粉顆粒隨氣旋向下運動，經(jīng)制粉機罐體1底部的密閉管道12通往篩分機，篩分檢驗合格后，包裝成品。

對比實施例：

同時向常規(guī)制粉機和本實用新型的錫爐內(nèi)各添加Sn96.5Ag3.0Cu0.5無鉛焊料合金50kg，溫度設(shè)定為320℃，并以鋼針插入噴嘴孔；當(dāng)溫度達到設(shè)定值時，開啟N₂進氣管，壓力設(shè)定為0.1MPa；啟動循環(huán)冷卻水，溫度設(shè)定為25℃；當(dāng)溫度穩(wěn)定在設(shè)定值25±1℃，制粉室內(nèi)氧氣含量低于90PPM時，啟動高速電機；用不低于5min從0r/min勻速加至15000r/min，持續(xù)運轉(zhuǎn)5min，觀察高速電機狀況，高速電機溫度不可超過80℃，運轉(zhuǎn)無異響；再緩慢加速到30000r/min，空轉(zhuǎn)5min，觀察高速電機狀況；拔下噴嘴上的鋼針，液態(tài)焊料依靠自重從噴嘴流入高速旋轉(zhuǎn)的旋碟中心，由于高速離心力作用，并被迅速沿運動軌跡5甩出，形成液體霧滴；在N₂保護氣體中冷卻形成固體錫粉顆粒；固體錫粉顆粒隨氣旋向下運動，經(jīng)罐體底部的密閉管道通往篩分機；篩分檢驗合格后，包裝成品，制粉過程中制粉室內(nèi)溫度始終保持25±1℃，氧氣含量小于90PPM。

按上述相同參數(shù)用兩套制粉設(shè)備生產(chǎn)出Sn96.5Ag3.0Cu0.5-T4錫粉。未改造的常規(guī)制粉機因為制粉室內(nèi)產(chǎn)生紊亂氣流，各種焊料顆粒相互碰撞，產(chǎn)生了各種不良的異形粉，如圖7、圖8所示，異形粉所占比例較大，影響錫粉質(zhì)量；如圖9所示，改進后的制粉機，因制粉室內(nèi)形成規(guī)則的螺旋向下氣旋，焊料顆粒按甩出旋碟的先后秩序依次向下呈螺旋軌跡6-1運動，焊料顆粒間的碰撞減少，特別是與液態(tài)和半熔融狀態(tài)顆粒的相互干擾得到控制，異形粉產(chǎn)生機率大幅降低?，F(xiàn)有的常規(guī)制粉機與本實用新型裝置的應(yīng)用效果對比如表1所示，表中樣品1為常用規(guī)制粉機所制錫粉、表中樣品2為本實用新型所制錫粉。

表1 常規(guī)制粉機與本實用新型的應(yīng)用效果對比

備注：1、錫粉粒徑用激光粒度儀檢測，只能對長條形、橢圓形錫粉分辯，大部分不規(guī)則粉在合格粒徑范圍內(nèi)。

2、錫粉球形度測試，按照標(biāo)準只測錫粉長短軸，尺寸比例小于1.2，因此只能對長條形、橢圓形錫粉判定為不合格。

3、不規(guī)則粉的檢測國標(biāo)沒有規(guī)定。用掃描電鏡照片上框選100顆錫粉，所有不規(guī)則粉占檢測樣品的比例。

4、錫粉氧含量使用脈沖加熱、紅外檢測方式。

由圖7～圖9及表1中實驗測試對比數(shù)據(jù)及可知，本實用新型裝置制備的錫粉形貌、成品率、氧含量等各項指標(biāo)均優(yōu)于常規(guī)離心霧化錫粉生產(chǎn)裝置制備的錫粉，本實用新型對于高精度電子組裝焊接工藝中高品質(zhì)錫粉的制造需求，具有重要的意義。