一种Ni-Cr合金丝表面低温镀锡的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属表面镀锡的方法，尤其涉及一种N1-Cr合金丝表面低温镀锡的方法。
【背景技术】
[0002]镍铬合金具有电阻率大、耐腐蚀性良好、高温力学性能优异、可塑性强和可靠性高等诸多优点。在工业上，镍铬合金被用于制造电炉、电烙铁等电热元件以及电位器、滑动变阻器等电阻元件。在电位器的制造中通常需要用到N1-Cr电阻丝，它是镍铬合金与铁、铝、娃、碳、硫等杂质合金以一起制作而成，其缠绕在涂有有机绝缘层的Cu芯表面，并需要与Al触头实现冶金连接。由于Cu芯与N1-Cr电阻丝之间有一层高分子绝缘层，其绝缘温度在250°C左右，一旦温度超过这个值，Cu芯将与N1-Cr电阻丝导通，电位器将无法正常工作。因而，Al与N1-Cr电阻丝的冶金连接过程受此绝缘温度限制，即加工温度不得超过250°C。
[0003]在较低加工温度条件下，钎焊被普遍应用于异质金属材料的冶金连接，也适用于Al与N1-Cr合金丝的冶金连接。其原因在于钎焊是利用液态钎料在母材表面的润湿、铺展以及与母材相互溶解和扩散来实现两种母材的连接，并不要求母材熔化。因而，钎焊加热温度较低，能实现异种金属或合金之间的冶金连接。在接头的性能方面，钎焊相比于其他焊接方法对母材的组织和性能影响较小，钎焊接头平整光滑，外形美观，焊件变形较小。
[0004]钎焊前为实现钎料在母材表面的润湿铺展需要先去除母材表面的氧化膜。N1-Cr合金丝表面有一层氧化膜，其主要成分是Cr2O3,它即不溶于水、醇、酸和碱，又对光、大气、高温及腐蚀性气体均极稳定，加之结晶体坚硬，一般钎焊方法所采用的单一钎剂化学溶蚀的去膜方法都难以奏效。因此也造成现有技术的钎焊方法都不能使锡与N1-Cr合金丝形成良好的冶金结合，可靠性低。
【发明内容】
[0005]针对以上技术问题，本发明公开了一种N1-Cr合金丝表面低温镀锡的方法，采用表面化学溶蚀与超声空化处理相结合，实现了 Sn基焊料与N1-Cr合金丝之间在低温下形成很好的冶金结合，提高了焊接的可靠性。
[0006]对此，本发明采用的技术方案为:
一种N1-Cr合金丝表面低温镀锡的方法，包括以下步骤:
步骤A:在熔锡装置中熔化锡基钎料，调节熔锡装置内的温度至锡基钎料熔融，并使得钎焊温度为120°C?250°C;
步骤B:对N1-Cr合金丝的焊接面进行化学预处理；
步骤C:将N1-Cr合金丝和所述超声波焊接设备的超声焊头均浸入熔化的锡基钎料中，使N1-Cr合金丝与超声波焊接设备的超声焊杆成80?100度的夹角，并与超声焊杆的底部相接触；
步骤D:开启超声波焊接设备的超声发生器，超声振动2-60秒后取出N1-Cr合金丝，完成镀锡工艺。
[0007]此技术方案采用超声波辅助钎焊与化学溶蚀相结合的形式，先通过对N1-Cr合金丝的焊接面进行化学预处理，然后通过超声波的超声空化效应，两者产生协同作用，促进Sn基焊料均勾包覆N1-Cr合金丝，并实现Sn基焊料与N1-Cr合金丝之间良好的冶金结合。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述N1-Cr合金丝与超声波焊接设备的超声焊杆成85?95度的夹角。
[0009]作为本发明的进一步改进，步骤D中，所述超声振动的频率为15kHz?40kHz，振幅为5μηι?30μηι，超声振动时间为4?50s。
[00?0]作为本发明的进一步改进，所述超声振动的频率为20kHz?30kHz，振幅为ΙΟμπι?20μπι，超声振动时间为5?30s。进一步优选的，所述超声振动的频率为20kHz?25kHz。
[0011]作为本发明的进一步改进，步骤B中，采用KBr03_盐酸混合溶液对N1-Cr合金丝的焊接面进行化学预处理。
[0012]作为本发明的进一步改进，所述KBrO3-盐酸混合溶液的浓度为:所述KBrO3-盐酸混合溶液中，KBrO3所占的质量百分比不小于0.1%。优选的，所述KBrO3所占的质量百分比为0.1
?5% ο
[0013]作为本发明的进一步改进，所述锡基钎料为纯Sn、Sn-Pb、Sn-B1、Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu或Sn-1n中至少一种Sn基低温焊料合金。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述钎焊温度为150°C?230°C。
[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
第一，采用表面化学溶蚀与超声空化处理相结合，先通过表面化学溶蚀对N1-Cr合金丝表面顽固的Cr2O3保护层进行处理，然后结合超声波的超声空化效应，两者产生协同作用，实现了 Sn基焊料与N1-Cr合金丝之间在低温下形成很好的冶金结合，促进Sn基焊料均勾包覆N1-Cr合金丝，并实现Sn基焊料与N1-Cr合金丝之间良好的冶金结合，提高了焊接的强度和可靠性。
[0016]第二，采用本发明的技术方案，可以在较低温度条件下实现对母材N1-Cr合金丝表面的润湿和铺展，而且采用低温焊料合金，可以使得Sn基焊料能在较大的温度范围内保持液态，拥有更多的调节焊料组分改善接头性能的空间。
【附图说明】
[0017]图1是本发明实施例1和实施例2的N1-Cr合金丝表面低温镀锡的工艺示意图。
[0018]图2是本发明实施例1采用Sn-1OPb焊料完成焊接后镀层截面的显微形貌图。
[0019]图3是本发明实施例2采用Sn_9Bi焊料完成焊接后镀层截面的显微形貌图。
[0020]图4是本发明对比实施例1采用酸性硫酸盐溶液电镀完成的镀层截面的显微形貌图。
[0021 ]图1中，I为钎料，2为N1-Cr合金丝，3为超声焊杆，4为熔锡炉，5为夹具。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
[0023]实施例1 一种N1-Cr合金丝表面低温镀锡的工艺方法，采用Sn-1OPb作为焊料。
[0024]如图1所示，在熔锡炉4中熔化Sn-1OPb钎料I，使钎料液面足够浸没超声焊头，同时便于夹持N1-Cr合金丝2伸入钎料液面以下实施焊接;Sn-1OPb钎料I的熔点约为183°C，接着调节熔锡炉4的温度至230°C，同时设定超声波发生器参数，使超声焊头振动时间为8秒、振动频率为25KHz、振幅为20μπι;将