Spôsob rafinácie a homogénnej distribúcie zložiek zliatin a odstránenia nežiaducich reakčných zložiek a trosiek, zvlášť z mäkkej spájky, pri výrobe jemne mletej práškovej spájky

Číslo patentu: E 6711

Dátum: 27.07.2005

Autori: Schulze Jürgen, Protsch Walter

Je ešte 10 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Spôsob rañnácie a homogénnej distribúcie zložiek zliatin a odstránenia nežiaducich reakčnýchzložiek a trosiek, zvlášť z mäkkej spájky, pri výrobe jemne mletej práškovej spájky0001 Vynález sa týka spôsobu rañnácie a homogénnej distribúcie zložiek zliatin a odstránenia nežiaducich reakčných produktov, ako sú oxídy a/alebo trosky, zvlášť z mäkkej spájky, pri výrobe jemne mletej práškovej spájky, pri ktorom sa zliatinová spájka roztaví vo vysokovriacom rastlinnom a/alebo žívočíšnom oleji, tavenina sa prenesie do ďalšej olejovej predlohy s teplotou aspoň 20 °C nad teplotou likvidu, kde sa mieša a podrobí sa viacnásobnému stríhovému spracovaniu pomocou rotorov a statorov a za vzniku disperzie z guľôčok spájky aoleja, z ktorej sa následnou sedimentáciou oddelia guľôčky spájky.0002 Z DE 101 61 826 A 1 je známa bezolovnatá mäkká spájka na báze zliatinovej spájky cinstriebro-meď, v ktorej sa k základnej zliatine s 5 až 20 hmot. striebra, 0,8 až 1,2 hmot. medi, zvyšok cín a ďalšie nečistoty vždy prileguje 0,8 až 1,2 hmot. india a 0,0 l až 0,2hmot. niektorého prvku z lantanoidov, ako napríklad lantánu alebo neodýmu.Táto známa bezolovnatá mäkká spájka sa od teploty 214 °C chová eutekticky, potlačuje vznik veľkých dendritov cínu, po roztavení zaisťuje hladký a homogénny povrch a má dobré fyzikálne a chemické vlastnosti, ako napríklad veľmi dobrú zmáčavosť, vysokú únavovúpevnosť, dobrú odolnosť proti korózii, tvámosť a tuhosť a tiež malý elektrický odpor.0003 Tavenie zliatiny a tiež spracovanie tejto známej zliatiny na jemne mletú práškovú spájku však vedie zvlášť V dôsledku vysokej reaktivity lantánu alebo neodýrnu ako zložiek zliatiny k vážnym problémom, ktoré sa prejavujú vznikom aglomerácií reakčných produktov lantánu v guľôčkach spájky. Neodým reaguje nanajvýš búrlivo napriklad tiež s reziduálnym kyslíkom viazaným v tavenine, ktorý tu je v stopových množstvách vždy prítomný, a vytvára oxidy, ktoré sa okrem toho v guľôčkach spájky aglomerujú na väčšie útvary. Tieto oxidy akumulujú pomeme veľké množstvo neodýmu, ktorý potom chýba v matrici, prípadne v hraniciach zŕn.Ďalej môže dochádzať k vzniku intermetalických fáz zloženia Ag 3 Sn a CuóSng. , Týmito tvrdými inklúziami sú trvalo obmedzené možnosti spracovať tieto mäkké spájky a ich0004 Z DE 198 30 057 C 2 je tiež známy spôsob beztlakovej výroby práškovej mäkkej spájky v spektre zrnitostí od 1 do 100 m, pri ktorom sa kovová spájka roztaví v rastlinnom alebo živočišnom oleji s vysokou stálosťou pri vysokých teplotách, následne je miešaná a viacnásobným strihovým spracovaním rotormi a statonni je dispergovaná na guľôčky spájky0005 Podľa US 5 411 602 A sa spájka roztaví a roztavená spájka sa pomocou inertného plynu rozdelí na kvapky.Ani pri inertnej atmosfére nie je možné vylúčiť, že reaktívne kovy ako neodýrn alebo lantán budú reagovať s viazaným kyslikom, takže Zliatinové spájky obsahujú viac alebo menej oxidovtýchto kovov a dotovanie napriklad neodýmom alebo lantánom je viac alebo menej nemožné.0006 V US 6 231 691 B 1 bola opisaná bezolovnatá zliatinová spájka na báze cínu obsahujúca 4,7 hmot. striebra, 1,7 hmot. medi a 0,15 niklu. Tato známa zliatina inklinuje kzosilnenej tvorbe intermetalických fáz typu Cu 3 Sn a/alebo Cu 6 Sn 5, ktoré veľmi negatívneovplyvňujú mechanické a fyzikálne vlastnosti spájkovaného spoja.0007 Pri tomto stave techniky je úlohou vynálezu spoľahlivo zabrániť reakcii reaktívnych zložiek zliatiny s kyslíkom, dusíkom a inými reakčnýmí partnermi pri spracovaní bezolovnatých mäkkých zliatinových spájok na jemne mletú práškovú spájku, zabrániť vzniku aglomerácie reakčných produktov vmatrici guľôčok spájky a rovnomeme distribuovať vmatrici guľôčok spájky jemne dispergovane zložky zliatiny. 0008 Táto úloha sa rieši už raz uvedeným spôsobom so znakmi nároku 1. Výhodné uskutočnenia tohto spôsobu je možné nájsť v závislých nárokoch.0009 Riešenie podľa vynálezu sa vyznačuje tým, že olej použitý na roztavenie spájky predstavuje ako inertné médium použité proti zložkám zliatiny, ako napriklad lantán alebo neodým, obsiahnutým V mäkkých zliatinových spájkach, tak aj deliaci prostriedok na odlúčeníe reakčných produktov, ako sú oxidy a/alebo strusky, obsiahnutých v zliatinovej spájke.0010 Spôsob podľa vynálezu ďalej umožňuje rañnovat zložky zliatiny a v zliatine ich distribuovať rovnomerne a jemne dispergovať. Zložitú problematiku tohto javu je možné objasniť tým, že odlúčené guľôčky spájky samy o sebe vykazujú také rozmery, ktoré sú súrodéOddelením oxidových inklúzií lantanoidov alebo iných reaktívnych kovov a škodlivých trosiek vzniknutých v procese tavenia alebo pri spracovaní týchto spájok na výrobu jemne mletých práškových spájok sa darí príprava jemne mletej práškovej spájky, ktorá spĺňa všetky nároky0011 Ďalšie prednosti a detaily vyplývajú z nasledujúceho opisu so zreteľom na pripojenéobrázky. 0012 Vynález bude ďalej objasnený na jednom príklade uskutočnenia.Obrázok l Snímok REM (mapping) bezolovnatej zliatiny spájky s inklúziami oxidu neodýmu podľa doterajšieho stavu techniky, Obrázok 2 Snímok REM (mapping) ukazujúci distribúciu kyslíka podľa obrázka 1, Obrázok 3 a a b Snímok REM bezolovnatej zliatiny spájky s interrnetalickými fázami so zložením AggSn a Cu 5 Sn 5 podľa obrázka l, Obrázok 4 a až f Snímok REM jednej guľôčky spájky vyrobenej podľa vynálezu s distribúciou0014 Spôsobom podľa vynálezu sa vyrábajú guľôčky z jemne mletej spájky bezolovnatej zliatiny SnAg 5 Cu 1 In 1 Nd 0,2 s priemerom 5 až 15 m (typ 6).Obrázky l, 2, 3 a a 3 b ukazujú východiskový stav bezolovnatej zliatiny podľa doterajšieho stavu techniky, a je možné na nich veľmi zreteľne rozoznať inklúzie oxidu neodýmu (obrázok l) a intennetalické fázy Ag 3 Sn a Cu 6 Sn 5 (obrázok 3 a a 3 b). Na obrázku 2 sa zobrazuje distribúciakyslíka v zliatine podávajúca dôkaz, že inklúzie sú oxidy (Ndgog).Oxidové inklúzie majú teplotu tavenia 2 272 °C, hustotu 7,29 g/cm 3 a sú tvrdé, nie však húževnaté a krehké. Okrem toho oxid akumuluje pomerne hodne elementárneho neodýmu,ktorý potom chýba na hranici zma, čo negatívne ovplyvňuje únavovú pevnosť spájkovanýchspojov v závislosti od teploty vznikom trhliniek a ich rýchlym šírením.Inklúzie preto vedú k prerušeniam spájkovaných spojov a k nepravidelnostiam v elektrickýchvlastnostiach, takže taká spájka už nie je pre mikrokontaktovanie príliš vhodná.0015 Obrázky 4 a až 4 f ukazujú distribúciu legujúcich zložiek cínu, striebra, medi, india a neodýmu v bezolovnatej mäkkej zliatinovej spáj ke v guľôčke spájky, ktorá sa vyrobí spôsobom0016 S tým cieľom sa vloží 12 kg bezolovnatej zliatiny SnAgSCuI ln 1 Nd 0,2 vo forme bochníkov alebo tyčí do tavnej nádrže naplnenej ricínovým olejom a tento olej určený na roztavenie zliatinovej spájky sa zahreje na teplotu aspoň 20 °C nad teplotou likvidu zliatiny spájky, napríklad na teplotu 240 °C. Olej sa voči spájke chová anaeróbne a dokonale uzatvára taveninu spájky proti atmosfére. Roztavením sa z taveniny spájky uvoľňujú oxidy neodýmu. Tieto v dôsledku svojej nižšej hustoty v porovnani s taveninou vstupujú do oleja a zbierajú sa tam počas 2 hodin až do dosiahnutia procesnej teploty jednotky. Olej teda nefunguje len akonosič tepla, ale aj ako deliaci prostriedok.Zvyšná tavenina spájky sa vypustí pomocou systému dýz do ďalšej olejovej predlohy s ricínovým olejom a tým sa oddelí od vylúčených nečistôt. Teplota tohto oleja leží tiež aspoň 20 °C nad teplotou likvidu zliatinovej spájky. Tavenina spájky postupuje do dispergačného reaktora, v ktorom sa tavenina spájky podrobí strihovému namáhaniu pomocou rotorov obiehajúcich na statoroch obvodovou rýchlosťou 23 m/s, takže sa tavenina spájky rozdelí na malé guľôčky spájky, čím dôjde k zväčšeniu povrchu taveniny na 2 500-násobok a uvoľnia sa doposiaľ uzavreté nečistoty. Oddelené guľôčky spájky sa spoločne s olejom niekoľkokrát, to znamená aspoň dvadsaťkrát, recyklujú do dispergačného reaktora, až sa dosiahne požadovaná distribúcia priemerov a zároveň sa tavenina spájky zbaví zvyškových nečistôt. Pri dispergácii spájok sa pracuje s objemovým pomerom spájky k oleju l 20 až 1 50 a dispergačnou dobouPo uplynutí tejto doby sa disperzná zmes guľôčky spájky ~ olej prevedie do usadzováka, kde oddelené guľôčky spájky v oleji stuhnú a sedimentujú. Nečistoty vylúčené pri dispergácii sa v dôsledku svojej menšej hustoty V porovnani so spájkou kumulujú v oleji. Olej a nečistoty saodsajú, a tým oddelia od guľôčok spájky.0017 Obrázok 4 a ukazuje distribúciu neodýmu vmatrici jednej guľôčky spájky vyrobenej opísaným spôsobom podľa vynálezu. Na obrázku 4 a je zrejmé, že distribúcia neodýmu je rovnomemá a pravidelná. Veľké inklúzie oxidu neodýmu alebo trosiek už neexistujú.Intermetalické fázy sa zmenšili a rovnomerne rozdelili. Podobne sú vobjeme guľôčky

MPK / Značky

MPK: B23K 35/26, B23K 35/02

Značky: distribúcie, jemné, odstránenia, práškovej, výrobe, spájky, spôsob, zložiek, mletej, zliatin, rafinácie, reakčných, trosiek, zvlášť, mäkkej, homogénnej, nežiadúcich

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/18-e6711-sposob-rafinacie-a-homogennej-distribucie-zloziek-zliatin-a-odstranenia-neziaducich-reakcnych-zloziek-a-trosiek-zvlast-z-makkej-spajky-pri-vyrobe-jemne-mletej-praskovej-spajky.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob rafinácie a homogénnej distribúcie zložiek zliatin a odstránenia nežiaducich reakčných zložiek a trosiek, zvlášť z mäkkej spájky, pri výrobe jemne mletej práškovej spájky</a>

Podobne patenty