专利名称：离心雾化法制备球形锡合金粉末的装置的制作方法
技术领域：
离心雾化法制备球形锡合金粉末的装置技术领域[0001]本实用新型涉及电子焊接材料的加工设备技术领域，尤为是一种利用离心雾化法制备球形锡合金粉末的装置。
背景技术：
[0002]表面贴装技术SMT (Surface Mount Technology)是一种将各种电子元器件贴装到印刷线路板或基板的电子装联技术，焊锡膏己成为SMT中最重要的工艺材料。目前在SMT使用的焊锡膏中，除助焊剂和载体外，按质量比有85% 92%为各种不同合金成分的球形锡合金粉末，以前普遍使用的3#粉末(25 45微米)，现在已经普遍被4#粉末(20 38微米)取代，且5#粉末(15 25微米)已开始在业界应用。当前制备锡合金粉末的设备有两种气流雾化装置和超声振动雾化装置，气流雾化装置制备的锡合金粉末的缺点为① 表面不光滑，异形粉多，容易形成微细粉末粘附于较粗粉末的"卫星球"粒度分布宽， 产品收得率低；③产品氧含量高。而超声振动雾化装置制备的锡合金粉末虽然能克服上述气流雾化的缺点，但它有如下不足①产量低，每小时雾化能力只有30KG左右；②市场普遍需求的20 38微米的4#锡合金粉的收得率不到10%。发明内容[0003]本实用新型的发明目的是针对现有装置技术的不足，公开一种利用离心雾化法制备可一次分级粒度且生产效率高的焊锡膏用球形锡合金粉末的装置。[0004]实现本的技术解决方案如下包括锡合金雾化装置，特别是气氛控制装置与锡合金雾化装置通，锡合金雾化装置与气动分选装置形成雾化后合金颗粒可通过的封闭循环， 气动分选装置与机械筛分装置连通。[0005]所述的气氛控制装置的惰性气体气源经惰性气体气源阀门与锡合金雾化装置的壳体连通，同时真空泵、氧浓度分析控制仪和带氧气气源控制阀门的氧气源亦与上述的壳体连通。[0006]所述的锡合金雾化装置有一壳体，壳体内设有一高速电机，高速电机驱动一离心转盘，壳体的顶部设有保温炉。[0007]所述的离心转盘上表面为倒圆锥形,其水平面与离心转盘表面之间的夹角β为 10° 30°，离心转盘的直径为10 100mm，保温炉的结构为由外至内分别为保温层、电加热丝、坩埚，坩埚的底部装有漏嘴，漏嘴内设有开启或关闭漏嘴的堵杆，坩埚内设有温控装置、高低液位控制装置。[0008]所述的壳体为能够通入冷却水进行冷却的双层夹套结构，其上段为平顶或椭圆形，中段为圆柱体，下段为倒锥体形状，下段底部有一出料口。[0009]所述的气动分选装置的离心分级器与上述的壳体的底部出料口连通，离心分级器的底部设有离心集料罐和阀门，离心分级器的上部出口与旋风分级器连通，旋风分级器的底部设有旋风集料罐和旋风集料阀门，旋风分级器经离心风机与壳体连通形成气体的封闭循环。[0010]所述的机械筛分装置包括一振动发生器和振动发生器上设置的振动容器，振动容器上端与离心分级器相通，振动容器内设有至少一个筛网。[0011]所述的筛网有一网架，网架上设有筛网面。[0012]所述的筛网面上通过胶黏剂与共振环连接，共振环上设有换能器，换能器与高频发生器连接。[0013]本实用新型通过气氛控制装置可使锡合金雾化装置的雾化环境得到有效控制，使锡合金粉末具有球形度高、异形粉少、粒度分布范围窄(均匀)、粉末表面光滑、氧含量低、 产量及收得率高，且生产过程中使用的惰性气体循环使用，可大幅降低生产成本和提高效率。由于综合使用气动分选和机械筛分，一次运行可同时得到不同粒径要求的颗粒，更进一步提高了综合效率，具有非常好的经济效益和节能的社会效益。
[0014]图I为本实用新型的整体结构示意图。[0015]图2为本实用新型的实施例中使用的离心转盘的一种结构示意图。[0016]图3为本实用新型的实施例中使用的筛网的结构示意图。[0017]图4为图3的B-B断面的结构示意图。
具体实施方式
[0018]请参见图I 图4，本实用新型的具体实施例如下包括锡合金雾化装置I，关键是气氛控制装置2并与锡合金雾化装置I连通，锡合金雾化装置I与气动分选装置3形成雾化后合金颗粒可通过的封闭循环，气动分选装置3与机械筛分装置4连通。其中所述气氛控制装置2的结构见附图1，它包括惰性气体气源2-1、惰性气体气源阀门2-2、真空泵2-3、 氧气气源控制阀门2-4、氧浓度分析控制仪2-5和氧气气源2-6。具体而言是惰性气体气源 2-1经惰性气体气源阀门2-2与锡合金雾化装I的壳体1-6连通，同时真空泵2-3、氧浓度分析控制仪2-5和带氧气气源控制阀门2-4的氧气源2-6亦与上述的壳体1-6连通。在装置运行初始，由真空泵2-3对整个装置抽真空后，通过打开阀门2-2向装置内充入惰性气体 2-1至微正压l_4KPa后关闭阀门2-2。在装置运行过程中，由氧浓度分析控制仪2_5检测装置内的氧浓度。装置内的氧浓度的设定范围为20 200ppm，优选设定为40 lOOppm。当氧浓度低于设定下限时，氧浓度分析控制仪2-5发出控制信号打开氧气补给控制阀门2-4， 向装置内补充氧气2-6 ;当装置内氧浓度高于设定上限时，氧浓度分析控制仪2-5发出控制信号关闭氧气补给控制阀门2-4，停止向装置内补充氧气2-6。由此控制装置内的氧浓度维持在一合适范围，保证所生产的合金粉末的球形度。[0019]所述的离心雾化装置I的结构见附图1，它包括保温炉1-2、漏嘴1-3、离心转盘 1-4、高速电机1-5、壳体1-6。具体而言锡合金雾化装置I有一壳体1-6,壳体1-6内设有一高速电机1-5,高速电机1-5驱动一离心转盘1-4,壳体1-6的顶部设有保温炉1-2 ;合金一般在另一合金融化炉1-1中熔化。合金熔化炉1-1为坩埚电阻炉或中频感应加热炉，保温炉1-2安装于壳体1-6顶部，其结构由外至内分别为保温层、电加热丝、坩埚，坩埚内设有温控装置、高低液位控制装置和堵杆(图中未详细标号给出，为已有技术)，坩埚的底部装有漏嘴1_3，漏嘴1_3内设有开启或关闭漏嘴1-3的堵杆，漏嘴1-3是能够更换的，通过更换不同内径的漏嘴1-3可实现对合金液体流量的控制，漏嘴内径通常为I. O 2. 0_，离心转盘 1-4安装于高速电机1-5轴端，且位于漏嘴1-3的正下方；离心转盘1-4的结构见附图2，离心转盘1-4的直径d通常为30 100mm,优选为40 70mm,离心转盘1-4上表面为倒圆锥形，其水平面与离心转盘1-4表面之间的夹角β为10° 30°，优选角度为15° 20° ; 高速电机1-5通过支架安装于壳体1-6内，其转速范围为IOOOOrpm 80000rpm，优选范围为30000rpm 60000rpm ;壳体1_6为能够通入冷却水进行冷却的双层夹套结构，其上段为平顶或椭圆形，中段为圆柱体，下段为倒锥体形状，下段底部有一出料口，壳体1-6的直径范围为2. O 3. 5m，优选为2. 5 3. 0m，其设计压力按耐-O. IMPa真空设计。[0020]所述的离心雾化装置I的功能为锡合金在合金熔化炉1-1中熔化后转入保温炉1-2中，保温炉1-2的坩埚底部装有漏嘴1-3，在漏嘴1-3的正下方有雾化转盘1-4安装于壳体1-6内的高速电机1-5上，合金液体通过漏嘴1-3滴到高速旋转的离心转盘1-4上，在高速离心力的作用下，液体沿离心转盘1-4表面铺展成液膜，并在转盘边缘破碎成无数小液滴，经冷却后形成锡合金粉末。[0021]所述的气动分选装置3的离心分级器3-1与上述的壳体1-6的底部出料口连通， 离心分级器3-1的底部设有离心集料罐3-3和阀门3-2，离心分级器3-1的上部出口与旋风分级器3-6连通，旋风分级器3-6的底部设有旋风集料罐3-4和旋风集料阀门3-5，旋风分级器3-6经离心风机3-7与壳体1-6连通形成气体的封闭循环；离心风机3-7启动后，上述壳体1-6底部的合金粉末随气体流动进入离心分级器3-1，较大的颗粒在重力和离心力的作用下进入离心集料罐3-3,通过调节电机3-8的转速调节离心力,较小的颗粒随气体的流动进入旋风分级器3-6再进入旋风集料罐3-4，合金颗粒经二次分选后，基本被捕捉收集， 最终气体再经离心风机3-7进入壳体1-6形成气体的封闭循环，实现惰性气体的循环使用。[0022]由离心集料罐3-3收集的较大的合金颗粒中含有极少的微粉量，合金颗粒随后进入机械筛分装置4，机械筛分装置4包括一振动发生器4-7和振动发生器4-7上设置的振动容器4-8，振动容器4-8上端与离心分级器3-1相通，振动容器4-8内设有至少一个筛网 4-9 ;筛网4-9可以是一个或二个或三个或更多，每一筛网4-9的网孔孔径不同可筛分出不同的颗粒，如筛网4-9的网孔孔径为20μπι、25μπι、38μπι、45μπι或75μπι等；振动发生器4-7振动时，带动筛网4-9振动，进而进行筛分，不同网孔孔径的筛网4-9筛出不同直径的合金颗粒，但由于合金微粉会附着在筛网的网孔上而堵塞网孔，这既降低分筛的效率又影响各筛网得到的合金颗粒的质量，因此，为有效防止合金粉末堵塞筛网4-9，提高筛分效率， 所述的筛网4-9有一网架4-1，网架上设有筛网面4-2，筛网面4-2通过胶黏剂4_6与共振环4-3连接，共振环4-3上设有换能器4-4，换能器4-4与高频发生器4_5连接；使用过程中，换能器4-4发生超声振动，带动筛网面4-2振动，且超声波亦作用在微粉上而使之脱离筛网面4-2，有效防止了合金粉末对筛网面4-2的堵塞；共振环4-3为环形结构带十字支撑条，并焊于换能器4-4的端面，换能器4-4和共振环4-3的组合体通过尺寸和结构设计调谐为与高频发生器4-5的激励频率产生谐振，谐振频率范围为20 45ΚΗΖ，优选范围为30 40ΚΗΖ。[0023]下面通过一个更为具体的实施例进一步说明本实用新型装置运行初始，通过真空泵2-3将壳体1-6抽真空到15Pa(绝对压力)后，再充入纯度为99. 999%的高纯氮气至2KPa (相对压力，表压)，将氧浓度分析控制仪2-5的设定上下限分别设定为40ppm和 60ppm ;原料合金锭在合金熔化炉1-1中充分熔化搅拌后转入保温炉1-2，保温炉1_2的温度根据物料的不同控制在高于合金熔点50 100°C，在保温炉1-2的底部装有漏嘴1-3，漏嘴孔径为I. 8mm，保温炉1-2中的合金熔液以120Kg/H的流量输送到离心转盘1_4上，离心转盘直径d = 70mm，β角为16. 5°，离心转盘1_4由高速电机1_5驱动，高速电机1_5的转速为50000rpm ;离心分级器3_1的转速调整为750rpm，有效将小于20 μ m的微粉分离， 采用3层筛网4-9进行机械筛分，上层筛网孔径为75 μ m,中层筛网孔径为45 μ m,下层筛网孔径为25 μ m,每层的超声振动清网系统的谐振频率调谐为36KHZ，由此可同时收集到2#粉 (45 75 μ m)和3#粉(25 45 μ m);最后对收集到得合金粉末产品采用抽真空或抽真空后充惰性气体方式包装后可用于焊锡膏生产，通过本实用新型装置所生产出来的锡合金粉末的形状为球形、氧含量低、表面光滑及粒度分布均匀且产品收得率高。[0024]以上所述仅是本实用新型的较佳实施例，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。
权利要求1.一种离心雾化法制备球形锡合金粉末的装置，包括锡合金雾化装置(I)，其特征在于气氛控制装置(2)与锡合金雾化装置(I)连通，锡合金雾化装置(I)与气动分选装置(3)形成雾化后合金颗粒可通过的封闭循环，气动分选装置(3)与机械筛分装置(4)连通。
2.根据权利要求I所述的离心雾化法制备球形锡合金粉末的装置，其特征在于所述的气氛控制装置(2)的惰性气体气源(2-1)经惰性气体气源阀门(2-2)与锡合金雾化装置(I)的壳体(1-6)连通，同时真空泵(2-3)、氧浓度分析控制仪(2-5)和带氧气气源控制阀门(2-4)的氧气源(2-6)亦与上述的壳体(1-6)连通。
3.根据权利要求I或2所述的离心雾化法制备球形锡合金粉末的装置，其特征在于所述的锡合金雾化装置(I)有一壳体(1-6),壳体(1-6)内设有一高速电机(1-5),高速电机(1-5)驱动一离心转盘(1-4)，壳体(1-6)的顶部设有保温炉(1-2)。
4.根据权利要求3所述的离心雾化法制备球形锡合金粉末的装置，其特征在于所述的离心转盘(1-4)上表面为倒圆锥形，其水平面与离心转盘(1-4)表面之间的夹角β为10° 30°，离心转盘(1-4)的直径为10 100mm，保温炉(1-2)的结构为由外至内分别为保温层、电加热丝、坩埚，坩埚的底部装有漏嘴(1-3)，漏嘴(1-3)内设有开启或关闭漏嘴(1-3)的堵杆，坩埚内设有温控装置、高低液位控制装置。
5.根据权利要求4所述的离心雾化法制备球形锡合金粉末的装置，其特征在于所述的壳体(1-6)为能够通入冷却水进行冷却的双层夹套结构，其上段为平顶或椭圆形，中段为圆柱体，下段为倒锥体形状，下段底部有一出料口。
6.根据权利要求I或2或4或5所述的离心雾化法制备球形锡合金粉末的装置，其特征在于所述的气动分选装置(3)的离心分级器(3-1)与上述的壳体(1-6)的底部出料口连通，离心分级器(3-1)的底部设有离心集料罐(3-3)和阀门(3-2)，离心分级器(3-1)的上部出口与旋风分级器(3-6)连通，旋风分级器(3-6)的底部设有旋风集料罐(3-4)和旋风集料阀门(3-5)，旋风分级器(3-6)经离心风机(3-7)与壳体(1-6)连通形成气体的封闭循环。
7.根据权利要求6所述的离心雾化法制备球形锡合金粉末的装置，其特征在于所述的机械筛分装置(4)包括一振动发生器(4-7)和振动发生器(4-7)上设置的振动容器(4-8)，振动容器(4-8)上端与离心分级器(3-1)相通，振动容器(4-8)内设有至少一个筛网(4_9)ο
8.根据权利要求7所述的离心雾化法制备球形锡合金粉末的装置，其特征在于所述的筛网(4-9)有一网架(4-1)，网架上设有筛网面(4-2)。
9.根据权利要求8所述的离心雾化法制备球形锡合金粉末的装置，其特征在于所述的筛网面(4-2)上通过胶黏剂(4-6)与共振环(4-3)连接，共振环(4-3)上设有换能器(4_4)，换能器(4-4)与高频发生器(4-5)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种离心雾化法制备球形锡合金粉末的装置，包括锡合金雾化装置(1)，关键是气氛控制装置(2)与锡合金雾化装置(1)连通，锡合金雾化装置(1)与气动分选装置(3)形成雾化后合金颗粒可通过的封闭循环，气动分选装置(3)与机械筛分装置(4)连通。本实用新型通过气氛控制装置可使锡合金雾化装置的雾化环境得到有效控制，使锡合金粉末具有球形度高、异形粉少、粒度分布范围窄(均匀)、粉末表面光滑、氧含量低、产量及收得率高，且生产过程中使用的惰性气体循环使用，可大幅降低生产成本和提高效率。
文档编号B22F9/10GK202804188SQ20122053996
公开日2013年3月20日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者罗登俊 申请人:罗登俊