一种预测助焊剂飞溅特性的装置和方法
【专利摘要】本发明公开了一种预测助焊剂飞溅特性的装置和方法。该装置包括加热部件、蒸汽压测量部件和固定装置，所述加热部件为一个无铅焊锡炉；所述蒸汽压测量部件包括受热管、过渡连接管、导气管和压力表；所述固定装置包括铁夹、旋钮和带有均匀刻度值的支架；受热管、过渡连接管、导气管和压力表空心密闭连接；过渡连接管处设有安全泄压口，安全泄压口由法兰、夹持器和爆破片组成，法兰和夹持器设有空心通道，爆破片设置在夹持器空心通道中，夹持器设置在法兰中；所述铁夹通过旋钮与支架连接；铁夹与受热管或过渡连接管连接。本发明适用于在焊锡丝用固体助焊剂的研制中对组分的热稳定性进行判断，也可以根据测得的蒸汽压值对助焊剂的飞溅性进行预判。
【专利说明】
一种预测助焊剂飞溅特性的装置和方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种预测助焊剂飞溅特性的装置，适用于在焊锡丝用固体助焊剂的研制中对助焊剂及其组分的热稳定性进行判断，也可以根据测得的蒸汽压值对助焊剂的飞溅性进行预判。
【背景技术】
[0002]锡焊是将低熔点的焊料金属加热融化后，渗入和填充在被焊材料连接处的焊接方法。在焊接过程中必须使用某些化学物质以去除被焊材料表面的氧化物，使焊料与被焊物之间能很好的熔融从而达到助焊的作用，这种能够净化被焊金属表面、帮助焊接的物质称为助焊剂。
[0003]随着无铅焊料的提出，传统的锡铅合金的使用受到了限制，无铅焊料合金的熔点比锡铅合金的熔点至少高20°C，这就意味着在焊接过程中需要更高的温度。在无铅药芯焊锡丝的使用中，电烙铁的温度会高达300°C以上，助焊剂的许多成分在这种高温环境下会气化或分解产生气体。剧烈产生和逸出的气体是导致锡珠和焊剂飞溅的主要原因之一，常规的检验飞溅的方法是将助焊剂灌芯拉丝制成药芯焊锡丝后，使用电烙铁进行焊接来检测飞溅大小。这种方法虽然能直接得到飞溅率，但需要制成产品后才能进行，存在焊料的浪费问题，且过程复杂。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有测试手段的不足提供一种检测方便，检测时间短，检测成本低的预测助焊剂飞溅特性的装置和方法，适用于在焊锡丝用固体助焊剂的研制中对组分的热稳定性进行判断，也可以根据测得的蒸汽压值对助焊剂的飞溅性进行预判。
[0005]本发明通过无铅焊锡炉提供的恒定高温来模拟药芯焊锡丝在使用过程中的环境，封闭系统中的助焊剂成分受热后会发生不同程度的气化、分解等变化，由于不同组成的助焊剂高温下气化分解产生气体的量不同，气体逸出的快慢也不尽相同，因此得到的蒸汽压曲线的结果会不一样。在药芯焊锡丝的使用中，产生助焊剂和锡珠飞溅的一个主要原因就是助焊剂分解产生的气体过多，而气体与液体的膨胀系数相差较大，从导致飞溅的产生。通过比较不同助焊剂的蒸汽压变化规律可以判断助焊剂拉丝后得到的药芯焊锡丝的飞溅大小。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0007]—种预测助焊剂飞溅特性的装置，包括加热部件、蒸汽压测量部件和固定装置，所述加热部件为一个无铅焊锡炉;所述蒸汽压测量部件包括受热管、过渡连接管、导气管和压力表;所述固定装置包括铁夹、旋钮和带有均匀刻度值的支架；
[0008]所述受热管、过渡连接管、导气管和压力表空心密闭连接；
[0009]所述过渡连接管处设有安全泄压口，安全泄压口由法兰、夹持器和爆破片组成，法兰和夹持器设有空心通道，爆破片设置在夹持器空心通道中，夹持器设置在法兰中；爆破片耐受最小爆破压力为0.IMpa;
[0010]所述铁夹通过旋钮与支架连接;铁夹与受热管或过渡连接管连接。
[0011]为进一步实现本发明目的，优选地，所述受热管和导气管均为耐蒸汽和弱酸性介质腐蚀的不锈钢或陶瓷制成。
[0012]优选地，所述受热管的直径为1.6cm，长度为7cm。
[0013]优选地，所述导气管的直径为0.6cm，长度为25cm以上。
[0014]优选地，所述压力表为不锈钢压力表，量程为0-0.1MPa，精确等级为1.6。
[0015]优选地，所述受热管与过渡连接管，过渡连接管与导气管，导气管与压力表都通过螺纹空心连接。
[0016]优选地，所述受热管与过渡连接管，过渡连接管与导气管，导气管与压力表的结合部件都设有聚四氟乙烯垫圈。
[0017]优选地，所述聚四氟乙稀垫圈厚度为0.2-0.3mm，耐压能力为0.25-4Mpa。
[0018]应用所述装置的预测助焊剂飞溅特性的方法包括如下步骤:
[0019]I)将待配方的测助焊剂统一研碎成粉末状，定量称取，放在洁净干燥的受热管中，将受热管与过渡连接管、导气管、压力表通过连接到一起，保证系统的气密性;蒸汽压测量部件固定在铁夹上，铁夹通过旋钮与支架连接，保证受热管与导气管所在的方向与水平面垂直;无铅焊锡炉内放有无铅焊料，在加热过程中炉温设置为275-285Γ，随着加热升温，炉中的无铅焊料融化成液体;调节旋钮的位置，使受热管的下端慢慢浸入到熔融的焊料中，此时开始计时，待装样部件完全浸入后旋紧旋钮以固定铁夹高度，记录此时的高度h，每隔5-10秒记录一次压力值;待压力值稳定后停止计时，调节旋钮，使受热管移出熔融的焊料；
[0020]2)变换不同配方的测助焊剂，重复步骤I)，保证每次称取的样品量和铁夹的高度不变，以同样方式对不同配方的测助焊剂进行测试，得到不同配方的测助焊剂的蒸汽压随时间的变化关系和最大分解压力值，根据测试的结果，确定测得的助焊剂受热后产生的蒸汽压越小，用相应的助焊剂制得的焊锡丝的飞溅率就越小。
[0021]本发明无铅焊锡炉采用的是熔点在223°C左右的无铅焊料，通过加热系统将炉温加热并控制在275-285Γ之内，提供模拟无铅焊锡丝在焊接中使用的环境。
[0022]本发明过渡连接管处有安全泄压口，能保证在系统内压力过高时及时打开，使压力下降，防止因压力超限导致的安全事故和仪表损坏。
[0023]本发明固定支架上有均匀的刻度，通过旋钮的调节能记录铁夹每次的高度。
[0024]本发明与现有技术手段相比有以下优点:
[0025]1、利用本发明装置判断助焊剂飞溅大小是直接对助焊剂进行测试，不需要将助焊剂进行灌芯拉丝等工序，操作简单，周期短。
[0026]2、本发明消耗的助焊剂量很少，且不需要焊料金属的参与，大大节省了原料消耗，也避免了废料回收等后续操作。
[0027]3、本发明结构简单，设计合理，易于实现，可广泛用于助焊剂配方的研制和筛选过程中。
【附图说明】
[0028]图1是本发明预测助焊剂飞溅特性的装置的结构示意图。
[0029]图2是图1中螺纹连接处的结构示意图。
[0030]图3是图1中安全泄压口的结构示意图。
[0031]图中示出:无铅焊锡炉1、受热管2、安全泄压口3、过渡连接管4、导气管5、压力表6、铁夹7、旋钮8、支架9、法兰10、夹持器11、爆破片12、聚四氟乙烯垫片13、螺纹14。
【具体实施方式】
[0032]为更好地理解本发明，下面结合附图对本发明做进一步的说明，但本发明的实施方式不限如此。
[0033]如图1所示，一种预测助焊剂飞溅特性的装置，包括加热部件、蒸汽压测量部件和固定装置，所述加热部件为一个无铅焊锡炉I;无铅焊锡炉I用于加热，无铅焊锡炉I内放有无铅焊料，能控制温度范围在200-430 °C，在加热过程中炉温设置为275-285 °C，随着加热升温，炉中的无铅焊料会融化成液体。根据手工软钎焊的条件，可优选将锡炉I的加热温度设为280°C。所述蒸汽压测量部件包括受热管2、过渡连接管4、导气管5和压力表6;所述固定装置包括一个铁夹7、能调节高度的旋钮8和带有刻度值的支架9。
[0034]按图1和图2所示，受热管2、过渡连接管4、导气管5和压力表6空心密闭连接;优选地受热管2与过渡连接管4，过渡连接管4与导气管5，导气管5与压力表6都通过螺纹14空心连接，结合处设有聚四氟乙烯垫圈13，以保证系统的气密性，优选聚四氟乙烯垫圈13厚度为
0.2-0.3mm，耐压能力为0.25_4Mpa。
[0035]受热管2的直径优选为1.6cm，长度为7cm。导气管5的直径优选为0.6cm，长度为25cm以上。压力表6优选为不锈钢压力表，量程为0-0.1MPa，精确等级为1.6。
[0036]如图3所示，过渡连接管4处设有安全泄压口 3，安全泄压口 3主要由法兰1、夹持器11和爆破片12组成，法兰10和夹持器11设有空心通道，爆破片12设置在夹持器11空心通道中，夹持器11设置在法兰10中；爆破片12耐受最小爆破压力为0.1Mpa。蒸汽压测量部件的密封系统内应确保完全干燥，避免因水分的残留导致系统压力急剧上升，引发意外和仪器的损坏。本发明设有安全泄压口3，当加热时压力达到0.1Mpa时爆破片会裂开，完成泄压，使系统内压力恢复正常，就不会因为意外残留的水分引起的压力过高导致装置突然爆开。
[0037]铁夹7通过旋钮8与支架9连接;铁夹7与受热管2或过渡连接管4连接；
[0038]受热管2和导气管5均为能够耐蒸汽和弱酸性介质腐蚀的不锈钢或陶瓷等类似的材质制成。
[0039]受热管2的直径为1.6cm，长度为7cm，导气管5的直径为0.6cm，长度为25cm或更长，避免过热的蒸汽进入压力表6内导致读数误差。
[0040]压力表6为不锈钢压力表，能耐一定的腐蚀，量程为0-0.1MPa，精确等级为1.6。
[0041]固定装置中的支架9带有均匀的刻度。
[0042]测试时，将待测样品统一研碎成粉末状，方便加样，定量称取样品粉末约lg，放在洁净干燥的受热管2中，按图1和图2所示将受热管2与过渡连接管4、导气管5、压力表6通过螺纹14连接到一起。结合部件通过添加聚四氟乙烯垫圈13以保证系统的气密性。
[0043]蒸汽压测量部件通过受热管2的上端固定在铁夹7上，保证受热管2与导气管5所在的方向与水平面垂直。无铅焊锡炉I内放有无铅焊料，能控制温度范围在200-430°C，在加热过程中炉温设置为275-285°C，随着加热升温，炉中的无铅焊料融化成液体;调节旋钮8的位置，使受热管2的下端慢慢浸入到熔融的焊料中，此时开始计时，待装样部件完全浸入后旋紧旋钮8以固定铁夹7高度，记录此时的高度h，每隔5-10秒记录一次压力值;待压力值稳定后停止计时，调节旋钮8，使受热管2移出熔融的焊料，待装置冷却后，取下受热管2和导气管5进行清洗。
[0044]保证每次称取的样品量和铁夹7的高度不变，以同样方式对其它样品进行测试，得到不同样品的蒸汽压随时间的变化关系和最大分解压力值，通过比较，较小的蒸汽压表示助焊剂及其组分引起锡珠和焊剂飞溅的趋势较小。根据测试的结果，用该装置测得的助焊剂受热后产生的蒸汽压越小，用相应的助焊剂制得的焊锡丝的飞溅率就越小。本发明装置的目的就是通过测量助焊剂在焊接温度下的压力值来预测其被制成药芯焊锡丝后的飞溅率，如果助焊剂测得的压力值过高，就说明用它制成锡丝产品后飞溅率也会偏高，这样就可以直接舍掉该助焊剂配方，而不需要将助焊剂制成焊锡丝后才知道它的飞溅性能大小，因此这种装置也可以用来在助焊剂的研制中作为筛选助焊剂配方的一种手段。
[0045]本发明主要是助焊剂配方材料互相之间比较，只测一种样品的蒸汽压值没有意义，至少要做两种，然后可以根据他们记录的蒸汽压值的大小来预测飞溅性能，比如有三种配方的助焊剂，分别记为F1、F2和F3，分别测得他们的最高蒸汽压值为P1、P2和P3，且P1>P2>P3，那就可以预测助焊剂F3制成锡丝后引起的飞溅最小。本发明并不需要将助焊剂制成焊锡丝后才知道它的飞溅性能大小，极大地减少了测试的时间和成本。
[0046]上述实施方式并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、变更以及等效结构变化均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种预测助焊剂飞溅特性的装置，其特征在于，包括加热部件、蒸汽压测量部件和固定装置，所述加热部件为一个无铅焊锡炉;所述蒸汽压测量部件包括受热管、过渡连接管、导气管和压力表;所述固定装置包括铁夹、旋钮和带有均匀刻度值的支架； 所述受热管、过渡连接管、导气管和压力表空心密闭连接； 所述过渡连接管处设有安全泄压口，安全泄压口由法兰、夹持器和爆破片组成，法兰和夹持器设有空心通道，爆破片设置在夹持器空心通道中，夹持器设置在法兰中；爆破片耐受最小爆破压力为0.1Mpa; 所述铁夹通过旋钮与支架连接;铁夹与受热管或过渡连接管连接。2.根据权利要求1所述的预测助焊剂飞溅特性的装置，其特征在于，所述受热管和导气管均为耐蒸汽和弱酸性介质腐蚀的不锈钢或陶瓷制成。3.根据权利要求1所述的预测助焊剂飞溅特性的装置，其特征在于，所述受热管的直径为1.6cm，长度为7cm。4.根据权利要求1所述的预测助焊剂飞溅特性的装置，其特征在于，所述导气管的直径为0.6cm，长度为25cm以上。5.根据权利要求1所述的预测助焊剂飞溅特性的装置，其特征在于，所述压力表为不锈钢压力表，量程为O - 0.1MPa，精确等级为1.6。6.根据权利要求1所述的预测助焊剂飞溅特性的装置，其特征在于，所述受热管与过渡连接管，过渡连接管与导气管，导气管与压力表都通过螺纹空心连接。7.根据权利要求6所述的预测助焊剂飞溅特性的装置，其特征在于，所述受热管与过渡连接管，过渡连接管与导气管，导气管与压力表的结合部件都设有聚四氟乙烯垫圈。8.根据权利要求7所述的预测助焊剂飞溅特性的装置，其特征在于，所述聚四氟乙烯垫圈厚度为0.2-0.3111111，耐压能力为0.25-4]\^?。9.应用权利要求1-8任一项装置的预测助焊剂飞溅特性的方法，其特征在于包括如下步骤: 1)将待配方的测助焊剂统一研碎成粉末状，定量称取，放在洁净干燥的受热管中，将受热管与过渡连接管、导气管、压力表通过连接到一起，保证系统的气密性;蒸汽压测量部件固定在铁夹上，铁夹通过旋钮与支架连接，保证受热管与导气管所在的方向与水平面垂直；无铅焊锡炉内放有无铅焊料，在加热过程中炉温设置为275- 285 0C，随着加热升温，炉中的无铅焊料融化成液体;调节旋钮的位置，使受热管的下端慢慢浸入到熔融的焊料中，此时开始计时，待装样部件完全浸入后旋紧旋钮以固定铁夹高度，记录此时的高度h，每隔5-10秒记录一次压力值;待压力值稳定后停止计时，调节旋钮，使受热管移出熔融的焊料； 2)变换不同配方的测助焊剂，重复步骤I)，保证每次称取的样品量和铁夹的高度不变，以同样方式对不同配方的测助焊剂进行测试，得到不同配方的测助焊剂的蒸汽压随时间的变化关系和最大分解压力值，根据测试的结果，确定测得的助焊剂受热后产生的蒸汽压越小，用相应的助焊剂制得的焊锡丝的飞溅率就越小。
【文档编号】G01N7/16GK105910955SQ201610383648
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】程江, 李成武, 邓延, 杜昆
【申请人】华南理工大学, 广州汉源新材料股份有限公司