一种烙铁头芯片的成型方法与流程

本发明涉及焊接设备领域技术，尤其是指一种烙铁头芯片的成型方法。

背景技术：
近年来，随着电子设备的发展，开发了各种用于印刷电路布线等焊接用烙铁。为防止这个烙铁头芯片由于长时间使用氧化的问题，采纳了多种方案。（例如，参照专利文献1）专利文献1【日本专利特開２０１０－１６７４６１号公報】，公开的烙铁头芯片用于烙铁本体顶端，见图16（图16是过去的烙铁头芯片顶端部断面图），安装在发热体的发热部所使用的无铅焊锡用烙铁头芯片，内部具有装卸发热部可插入自如的筒状躯干部、及安装在躯干部先端的导热体，导热体像笔尖向着顶端，其外径可缩小，且顶端部分扁平形成平刀状，同时在导热体先端部的扁平宽度方向中央，从2方向以上接近或接触围绕焊锡，形成切口的无铅焊锡用焊锡烙铁头芯片已被公开使用。然而，专利文献1中所记载的发明是，如图16所示用于导热体220，在无氧铜烙铁头芯片的全表面镀铁层221，在镀铁层221表面先端部镀锡层223，又在镀锡层223以外领域中进行镀铬层222。但随着使用时间久，镀锡层223，镀铬层222一旦消失，镀铁221就露出表面。镀铁221与具有焊锡成分的锡易产生反应，并在焊锡中逐渐熔化最终会露铜。熔解部的铜在焊接过程中接触到熔化的焊锡，铜在熔化的焊锡中扩散，产生被称《食铜》的现象。如进行无铅焊接，与过去的共晶焊锡相比损耗铜速度快3倍。因此，使用烙铁在小型马达引线进行焊接，或在印刷基板进行电子部品焊接的工厂，约3天必须更换烙铁头芯片，也花了很多烙铁头芯片成本。

技术实现要素：
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种在焊接过程中可防止食铜现象的一种烙铁头芯片的成型方法。为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种烙铁头芯片的成型方法，包括以下步骤（1）熔解：将重量份的比率在3：7～7：3范围内的铜和铁一起加入到熔炉，向熔炉内通入氮气作为惰性气体，启动熔炉的电源，将熔炉加热至1535～1550℃，使铜和铁熔解为熔融金属液体；（2）混合：将熔炉内的温度升高至1680～1700℃，向熔融状态的铜铁水投入金属钛和磷化铜，使金属钛与铜、铁熔解在一起，启动搅拌器，对熔炉内熔融金属液体均匀搅拌，启动超声波发生器，向熔融金属液体施加超声波震动，使熔融状态的铜铁水均匀混合；（3）出炉：将熔炉熄灭，并打开熔炉的真空阀门，利用负压作用力，将熔化的铜铁合金液铸到铜模中，快速在铜模表面通过喷枪喷射活性碳粉，使铜铁合金熔融液体表面覆盖活性碳粉；（4）成型铜铁合金锭：将铜模置于流动冷水中，实现快速冷却凝固得到铜铁合金锭；在下水的瞬间，高温铜模遇水产生大量水蒸气使铜铁合金表面产生氧化，活性碳粉实现还原：Fe3O4+C=3FeO+COFeO+C=Fe+CO2CuO+C=2Cu+CO2从而得到纯度很高的铜铁合金；（5）加工：将铜铁合金锭加工成型出无贯穿孔的导热体；（6）电镀：在导热体的熔解部的先端镀锡，于熔解部先端以外的面镀铬。作为一种优选方案，在步骤（2）中，金属钛所占熔炉内熔融金属液体的比重为0.05～0.09%，磷化铜占熔炉内熔融金属液体的比重为0.05%～0.07%。作为一种优选方案，在步骤（5）的加工过程中，先将得到的铜铁合金锭进行锻造，切割成方形棒状体，然后碾压成圆棒，再将该圆棒加工成冷间线，然后在非酸化环境下进行退火处理，在真空环境中防止酸化，400～500℃的温度下静置30分钟。一种采用铜铁合金制成的烙铁头芯片，是采用上述烙铁头芯片的成型方法制成，该烙铁头芯片设有无贯穿孔的导热体，该导热体具有用于装在圆柱状烙铁发热部的圆筒状底部、及从底部沿着中心轴拉伸形成的用于熔解焊锡的熔解部，所述熔解部的先端具有镀锡层，所述熔解部的先端镀锡层以外的面为镀铬层。作为一种优选方案，所述熔解部是从底部沿着中心轴拉伸形成圆锥状。作为一种优选方案，所述熔解部的先端向中心轴为斜切面。作为一种优选方案，所述熔解部的先端的斜切面中央形成凹处。作为一种优选方案，所述熔解部是从底部沿着中心轴形成圆柱状并切为斜面。作为一种优选方案，所述熔解部是从该底部沿着中心轴形成圆锥状，并且熔解部的先端形成一字型螺丝刀形状。作为一种优选方案，所述熔解部是从该底部沿着中心轴形成双层圆锥状。作为一种优选方案，所述熔解部是从底部沿着中心轴延长为圆锥状，并且熔解部先端具有折弯。作为一种优选方案，所述熔解部是从底部沿着中心轴形成切刀状。作为一种优选方案，所述熔解部是有盖无底箱形，该熔解部的盖部固定于底部先端。作为一种优选方案，所述熔解部为“コ”字断面形状，该熔解部的凸面侧固定于底部先端。作为一种优选方案，所述熔解部是从底部沿着中心轴伸延形成铲形状。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，因为本发明的烙铁头的导热体材质由铜铁合金而成，采用本发明的方法制成的铜铁合金纯度非常高，且铜铁合金内的铜粒子与铁粒子分布均匀，即使导热体和焊锡直接接触，铁原子已经进入到铜铁合金内的铜原子间，已无锡原子可进入的空间。为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。附图说明图1是本发明之第一较佳实施例中烙铁头芯片的烙铁外观斜视图。图2是图1箭头Ｐ１方向的透视图。图3是图2所示烙铁头芯片外观斜视图。图4是图3所示烙铁头芯片的箭头Ｐ２方向的侧面图。图5是图4所示烙铁头芯片的先端部断面图。图6（ａ）为烙铁头芯片实施第二较佳实施例的所示正面图。图6（ｂ）是图6(ａ)的侧面图。图7（ａ）为烙铁头芯片实施第三较佳实施例的所示正面图。图7（ｂ）是图7(ａ)的侧面图。图8（ａ）为烙铁头芯片实施第四较佳实施例的所示正面图。图8（ｂ）是图8(ａ)的侧面图。图9（ａ）为烙铁头芯片实施第五较佳实施例的所示正面图。图9（ｂ）是图9(ａ)的侧面图。图10（ａ）为烙铁头芯片实施第六较佳实施例的所示正面图。图10（ｂ）是图10(ａ)的侧面图。图11（ａ）为烙铁头芯片实施第七较佳实施例的所示正面图。图11（ｂ）是图11(ａ)的侧面图。图12（ａ）为烙铁头芯片实施第八较佳实施例的所示正面图。图12（ｂ）是图12(ａ)的侧面图。图13（ａ）为烙铁头芯片实施第九较佳实施例的所示正面图。图13（ｂ）是图13(ａ)的侧面图。图14（ａ）为烙铁头芯片实施第十较佳实施例的所示正面图。图14（ｂ）是图14(ａ)的侧面图。图15（ａ）为烙铁头芯片实施第十一较佳实施例的所示正面图。图15（ｂ）是图15(ａ)的侧面图。图１６是过去的烙铁头芯片先端部的断面图。附图标识说明：２００、烙铁２０１、电源线部２０２、手柄部２０３、把持部２０４－１～２０４－１１、烙铁头芯片２０５、电热棒２０５ａ、发热部２０６、温度检测手段２３０、导热体。具体实施方式请参照图1至图5所示，其显示出了本发明之第一较佳实施例的具体结构。图1为涉及本发明实施方案的使用烙铁头芯片外观斜视图，图2为图1箭头Ｐ１方向的透视图。图3烙铁头芯片外观斜视图。图4为图3所示烙铁头芯片的箭头Ｐ２方向的侧面图。其中，烙铁200由电源线部201、手柄部202、发热部205a、保持部203、以及烙铁头芯片204-1组成。烙铁头芯片204-1由无贯穿孔204aa形成，具有安装在烙铁200的圆柱形发热部205a的圆筒状底部204a、及从底部204a沿着中心轴形成圆锥状，为熔解焊锡的熔解部的先端部204b。另外，204c是属于凸缘，非贯穿孔204aa的入口附近没有朝外侧扩径的均一内径的话没有也可以。如图1和图2所示，电源线部201用于给发热部205a的加热器（无图示）以及检测温度配线。手柄部202为了便于作业员操作用筒状部材，例如；采用耐热树脂。保持部203只在进行单端焊接作业时输送所定电压时安装导线210、211（见图2），先端部有内藏加热器的硅石棒状加热棒205，及在加热棒205先端部的另一端周边（右端附近）控制烙铁头芯片204-1温度的温度检测检测方法206。温度检测方法206一般例举的是热电偶，在本发明不只限于热电偶，也可以采用外皮测温阻抗体。温度检测方法206之一的热电偶，紧贴于沿着加热棒205长度方向。热电偶与加热棒205线接触，因此能正确并高效率的检测温度的变化。热电偶的先端部周边，由金属而成的温度检测保持环206a来保持，先端可以用烙铁头芯片204-1底部204a的凸缘204c内锥形部来顶住。加热器散发出来热是从加热棒205的发热部205a传导至烙铁头芯片204-1的同时，传导至温度检出方法206并检测温度。图5为图4所示烙铁头芯片204-1先端部204b的Ｖ－Ｖ线断面图。在图5中所示的烙铁头芯片204-1导热体230由无贯穿孔形成，具有装在圆柱状烙铁200发热部203的圆筒状底部204a，及从底部204a沿着中心轴延长，作为熔解焊锡的圆锥状熔解部，导热体230的材质由铜铁合金制成。铜和铁间的比率最好是在３：７～７：３的范围。在烙铁头204-1先端部（图左端）镀锡层223，镀锡层以外的面也可以进行镀铬层222。本实施例的作用与效果在于：在图5中所示构造的烙铁头芯片204-1，安装在图1所示的烙铁200中即使进行无铅焊接基本上不会产生「食铜」现象。这是因为本发明的烙铁头204-1的导热体230材质由铜铁合金制成，即使导热体230和焊锡直接接触，铁原子已经进入到铜铁合金内的铜原子间，已无锡原子可进入的空间。通过在烙铁200（参照图1）中安装本烙铁头芯片，不仅可防止焊接过程中的导热体230消耗，同时因为熔解部204b-1的形状是圆锥状无方向性容易拿，从小面积到大面积均可对应。根据上述，因为导热体230是铜铁合金制成，本发明实施方案，可以提供在焊接过程中防止导热体230消耗的烙铁头芯片。而且，按照本发明实施方案不需要镀铁。请参照图6（ａ）和6（ｂ）所示，其显示出了本发明之第二较佳实施例的具体结构。图6（ａ）为烙铁头芯片实施其他方案的所示图，图6（ｂ）为（ａ）的侧面图。在图6（ａ）、（ｂ）中所示的烙铁头芯片204-2和图4中所示的烙铁头芯片204-1的不同点在于，熔解部204b-2的先端对中心轴L1切为斜面。对切面204-2a中心轴L1的角度一般例举的是45°但不是限定的，而只要在30°～60°的范围内即可。通过在烙铁200中安装本烙铁头芯片204-2，可防止焊接过程中的导热体230的消耗。因为烙铁头芯片204-2的熔解部204b-2为圆锥状，并切为斜面所以可以使用于拉焊，导线预焊等。如果在切面204-2a中央焊锡，可以有邻接部品或易产生锡桥时使用。「中央」是指切面204-2a的靠近边缘部内侧，意味着烙铁头芯片204-2的周边即使与邻接部品等接触内侧焊锡也不会流出。请参照图7（ａ）和图7（ｂ）所示，其显示出了本发明之第三较佳实施例的具体结构。图7（ａ）为烙铁头芯片实施其他方案的所示正面图（ｂ）是（ａ）的侧面图。图7（ａ）、（ｂ）中所示的烙铁头芯片204-3和图6（ａ）、（ｂ）中所示的烙铁头芯片204-2的不同点在于，切面204b-3a的中央形成凹处204b-3b。烙铁头芯片204-3安装在烙铁200中，可防止焊接过程中的导热体230消耗的同时，因为形成凹处204b-3b焊锡保持力较高，更有效的进行拉焊。请参照图8（ａ）和图8（ｂ）所示，其显示出了本发明之第四较佳实施例的具体结构。图8（ａ）为烙铁头芯片实施其他方案的所示正面图（ｂ）是（ａ）的侧面图。图8（ａ）、（ｂ）中所示的烙铁头芯片204-4和图4中所示的烙铁头芯片204-1的不同点在于，从底部204a沿着中心轴延长的圆柱切为斜面，具有作为熔解焊锡的圆锥状熔解部204b-4。烙铁头芯片204-4安装在烙铁200中，可防止焊接过程中的导热体230消耗的同时、因为可以选择工件中的切面204-4a尺寸，所以可以使用于拉焊，导线预焊。另，只在切面204-4a中央进行焊锡时，有邻接部品或易产生锡桥处可以使用。请参照图9（ａ）和图9（ｂ）所示，其显示出了本发明之第五较佳实施例的具体结构。图9（ａ）为烙铁头芯片实施其他方案的所示正面图（ｂ）是（ａ）的侧面图。图9（ａ）、（ｂ）中所示的烙铁头芯片204-5和图4中所示的烙铁头芯片204-1的不同点在于，熔解部204b-5的导热体从底部204a沿着中心轴形成圆锥状，先端形成一字型螺丝刀形状，并形成作为熔解焊锡的熔解部。烙铁头芯片204-4安装在烙铁200中，可防止焊接过程中的导热体230消耗的同时，因为是一字螺丝刀形状可以以点・线・面3种接触方法，也可以选择工件中的宽度（先端尺寸），任何焊接作业均可对应。请参照图10（ａ）和图10（ｂ）所示，其显示出了本发明之第六较佳实施例的具体结构。图10（ａ）为烙铁头芯片实施其他方案的所示正面图（ｂ）是（ａ）的侧面图。图10（ａ）、（ｂ）中所示的烙铁头芯片204-6和图4中所示的烙铁头芯片204-1的不同点在于，熔解204b-6的导热体从底部204a沿着中心轴形成双层圆锥状。第一层圆锥形状部204b-5a和在先端的第二层圆锥形状部204b-5b因为是细圆锥型，烙铁头芯片204-6安装在烙铁200中，可防止焊接过程中的导热体230消耗的同时，可以在手机的基板修正等节距的焊接中所利用。请参照图11（ａ）和图11（ｂ）所示，其显示出了本发明之第七较佳实施例的具体结构。图11（ａ）为烙铁头芯片实施其他方案的所示正面图，图11（ｂ）是图11（ａ）的侧面图。图11（ａ）、（ｂ）中所示的烙铁头芯片204-7和图4中所示的烙铁头芯片204-1的不同点在于，熔解部204b-7的导热体从底部沿着中心轴形成圆锥状并先端折弯之处。烙铁头芯片204-6安装在烙铁200中，可防止焊接过程中的导热体230消耗的同时，可以使用面和点2种接触方式，可以在锡桥切除或拉焊等所利用。请参照图12（ａ）和图12（ｂ）所示，其显示出了本发明之第八较佳实施例的具体结构。图12（ａ）为烙铁头芯片实施其他方案的所示正面图，图12（ｂ）是图12（ａ）的侧面图。图12（ａ）、（ｂ）中所示的烙铁头芯片204-8和图4中所示的烙铁头芯片204-1的不同点在于，熔解部204b-8从底部204a沿着中心轴形成切刀状。烙铁头芯片204-8安装在烙铁200中，可防止焊接过程中的导热体230消耗的同时，因为形状是刀型可以以点・线・面3种接触方法，可以在节距，锡桥切除，拉焊等所利用。请参照图13（ａ）和图13（ｂ）所示，其显示出了本发明之第九较佳实施例的具体结构。图13（ａ）为烙铁头芯片实施其他方案的所示正面图，图13（ｂ）是图13（ａ）的侧面图。图13（ａ）、（ｂ）中所示的烙铁头芯片204-9和图4中所示的烙铁头芯片204-1的不同点在于，底部204a先端的盖部被固定，具备作为熔解焊锡的有底无盖箱形熔解204b-9。烙铁头芯片204-9安装在烙铁200中，可防止焊接过程中的导热体230消耗的同时，通过IC(IntegratedCircuit)2边导线可以同时加热，可利用于SOP(SmallOutlinePackage)的拆卸等。请参照图14（ａ）和图14（ｂ）所示，其显示出了本发明之第十较佳实施例的具体结构。图14（ａ）为烙铁头芯片实施其他方案的所示正面图，图14（ｂ）是图14（ａ）的侧面图。图14（ａ）、（ｂ）中所示的烙铁头芯片204-10和图13（ａ）、（ｂ）中所示的烙铁头芯片204-9的不同点在于，熔解部204b-10被底部204a的先端凸面侧固定（在图14（ｂ）中为右侧），形成作为熔解焊锡的“コ”字断面形状熔解部。烙铁头芯片204-10安装在烙铁200中，可防止焊接过程中的导热体230消耗的同时,通过IC2边导线可以同时加热，可利用于SOP的拆卸等。请参照图15（ａ）和图15（ｂ）所示，其显示出了本发明之第十一较佳实施例的具体结构。图15（ａ）为烙铁头芯片实施其他方案的所示正面图，图15（ｂ）是图15（ａ）的侧面图。图15（ａ）、（ｂ）中所示的烙铁头芯片204-10和图13（ａ）、（ｂ）中所示的烙铁头芯片204-9的不同点在于，熔解部204b-11，从底部204a沿着中心轴延长形成铲形状。烙铁头芯片204-10安装在烙铁200中，可防止焊接过程中的导热体230消耗的同时,较宽的IC或连接器等的一边可以一遍加热。并且可以利用于软基板的热压或屏蔽箱等焊接。承上，本发明的烙铁头芯片的成型方法如下:（1）熔解：将重量份的比率在3：7～7：3范围内的铜和铁一起加入到熔炉，向熔炉内通入氮气作为惰性气体以隔离外界空气，启动熔炉的电源，将熔炉加热至1535～1550℃，使铜和铁熔解为熔融金属液体。1535～1550℃的高温足以使铁融化，而铜的熔点低于铁的熔点，因此，铜与铁均能够熔化。本发明的铜铁合金配比中，铜和铁的配比可有若干个，如下表所示：表格列举的铜铁比重均能满足本发明要求。（2）混合：将熔炉内的温度升高至1680～1700℃，向熔融状态的铜铁水投入金属钛和磷化铜，在1680～1700℃高温下，金属钛熔化，使金属钛与铜、铁熔解在一起，启动搅拌器，对熔炉内熔融金属液体均匀搅拌，并且启动超声波发生器，向熔融金属液体施加超声波震动，使熔融状态的铜铁水活跃跳动，从而能更为均匀混合。其中，投入金属钛时，所述金属钛占熔炉内熔融金属液体的比重为0.05～0.09%。依据钛的添加，会使铁粒子表面发生湿性，可以防止铁粒子上浮以及铁粒子粗大化，并且加以超声波震动，使铁粒子微细化且均一分布，从而与铜粒子均匀混合。此外，投入磷化铜时，所述磷化铜占熔炉内熔融金属液体的比重为0.05%～0.07%。由于磷化铜遇热分解，磷的存在使铁粒子表面的湿性更好地发挥，更加抑制铁粒子上浮。需要注意的是，磷化铜的添加量过多或过少，均达到不理想效果，如：若超过0.07%，铜铁合金可能会发生龟裂的现象，若少于0.05%，没有湿性效果，也不能很好地抑制铜铁合金的二相分离。（3）出炉：将熔炉熄灭，并打开熔炉的真空阀门，利用负压作用力，将熔化的铜铁合金液铸到铜模中，快速在铜模表面通过喷枪喷射用于还原的活性碳粉，使铜铁合金熔融液体表面覆盖活性碳粉。（4）成型铜铁合金锭：将铜模置于流动冷水中，实现快速冷却凝固得到铜铁合金锭；在下水的瞬间，高温铜模遇水产生大量水蒸气（含氧）使铜铁合金表面产生氧化，活性碳粉实现还原：Fe3O4+C=3FeO+COFeO+C=Fe+CO2CuO+C=2Cu+CO2从而得到纯度很高的铜铁合金。若按增加剂上限计算，金属钛0.09%+磷化铜0.07%，二者之和不足0.2%，由此可知，利用此方法得到的铜铁合金杂质少，纯度非常高，接近100%。（5）加工：将铜铁合金锭加工成型出无贯穿孔的导热体230。在此加工过程中，先将得到的铜铁合金锭进行锻造，切割成方形棒状体，然后碾压成圆棒，再将该圆棒加工成冷间线，然后在非酸化环境下进行退火处理，在真空环境中防止酸化，400～500℃的温度下静置30分钟。（6）电镀：在导热体230的熔解部的先端镀锡，于熔解部先端以外的面镀铬，以此作为焊锡中的焊头的保护层，藉此，完成生产加工过程。综上所述，本发明的设计重点在于，将烙铁头芯片204-1安装在图1所示的烙铁200中即使进行无铅焊接基本上不会产生「食铜」现象。这是因为本发明的烙铁头204-1的导热体230材质由铜铁合金而成，采用本发明的方法制成的铜铁合金纯度非常高，且铜铁合金内的铜粒子与铁粒子分布均匀，即使导热体230和焊锡直接接触，铁原子已经进入到铜铁合金内的铜原子间，已无锡原子可进入的空间。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。