Способ непрерывного литья оловянно- свинцовых припоев

Способ непрерывного литья оловянно- свинцовых припоев

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ о

Союз Советскнк

Соцналнстнчесмнк

Республнн

Ф

Ф. г

К АВТОИ;К©ИУ Сви ЕТИЛЬСТВУ (о1) Дололиителькее к аат. кеид-ау -. (22) 3аяалено 2805.79 (2t) 2771647/22-02 с лрисоединенмем заявки N9 (23) Г3риеритетОпубликеваио 230281. Бюллетень Н97 (Я)М. Кл.

В 22 D ll/ОО

Гаеударетаекныя коинтет

СССР яе дедаи язобретеииф я открытий (53) УД (621. 746. . 047 (088. 8) Дата олубликоаания описания 230281

P2) Ааторы изобретения

Н. Н, Хавский, B. A. Гуськов, С.Ф. Кириков, Р. Г. Саруханов„ В. A. Иашмурин, Н. Н. ЙйсьМеннйй, A. К. Хегай и A. В. Пилнцин

6

t !

Московский ордена Трудового Красного Знамени ийстнтут., стали и сплавов (У! ) Заявитель (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ОЛОВЯННОСВИНЦОВКХ ПРИПОЕВ

Изобретение относится к получению оловянно-свинцовых припоев, применяемых прн пайке и коммутации электронной и радиотехнической аппаратуры, методом непрерывного литья.

Известен способ непрерывного литья сплавов в поле ультразвука, состоящий в том, что в кристаллиэатор помещают излучатель ультразвука, а также вводят в расплав компоненты в твердом диспергированном виде (1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, включающий размещение в кристаллизаторе одного или нескольких симметричных излучателей ультразвука с общей поверхностью излучения 5-20% площади зеркала лунки и .погружение их в расплав на 1/3-2/3 глубины лунки (2) .

Однако известные способы непре. рывного литья в поле ультразвука не позволяют получить слиток, имеющий однородный химический состав и мик-: роструктуру по его длине и сечению.

Это обусловлено тем, что в расплавах с большой..плотностью и вязкостью происходит сильное затухание энергии кавитационных полостей иэ-эа их низких микроударных действий. При погру-30 женин излучателей в расплав происходит снижение акустической мощности и изменение резонансной частоты, что приводит к неустойчивости ультразвуковой обработки расплава в процессе кристаллизации. Такая неустойчивая работа колебательной системы влечет за собой неоднородное распределение компонентов как по длине, так и по сечению слитка.

Цель изобретения — повышение качества припоя за счет уменьшения

< I ликвации олова.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе литья, включающем охлаждение расплава при одновременном воздействии на него ультразвуковых колебаний на границе раздела твердой и жидкой фаэ соэда5 Р ют давление, равное 2 ° 10 . — 3 10 н/м причем интенсивность ультразвуковых

2 колебаний составляет 8-10 Вт/см скорость охлаждения — 2g-40 град/сПример. Процесс получения оловянно-свинцовых припоев в виде слитков диаметром 70-80 мм, осуществляется на горизонтальной установке непрерывного литья. Установка состоит иэ плавильной печи, металлопровода, расплавосборника, волно80623 "5

Увеличение избыточного давления более 3 10 н/м при тех же режимах

2 . обработки расплава ультразвуком (см. табл. 1 и 2) приводит к эадавливанию амплитуды колебаний и, следовательно, к снижению микроударного действия кавитационных полостей, необходимых для создания интенсивных микро- и макро- потоков на Фронте кристаллизации. Это вызывает увеличение неоднородности распределения олова цо сечению заготовки. Уменьшейие иэбйточного давления менее

2 10 н/м приводит к ослаблению микроударного действия кавитационных полостей за счет уменьшения энер)S гии, отдаваемой кавитационными по лостями в фазе эахлопывания, что также вызывает увеличение неоднородности распределения олова по сечению заготовки.

Я При увеличении интенсивности колебаний более 10 Вт/см при постоянстве других параметров режима, однородность распределения олова не повышается (т.е. ликвация не уменьшается), уменьшение интенсивЗности колебаний менее 8 -Вт/см приводит к затуханию энергии кавитаци онных полостей, приводящий к повышению неоднородности распределения олова в заготовках.

Было установлено, также, что повышение скорости охлаждения сверх

40 град/с приводит к смещению фронта кристаллизации к торцу излучателя и к ухудшению его работы, вследствие захвата волновода. Снижение скорости охлаждения менее 25 град/с приводит к удалению фронта кристаллизации от о торца излучателя, и к уменьшению интенсивности воздействия ультразвука

40 и производительности процесса, Металлографический анализ микроструктуры озвученных припоев показал однородную и более мелкозернистую структуру по длине и сечению слит45

Из анализа табл. 1 и 2 видно, что предлагаемый способ Позволяет умень4 шить ликвацию олова в среднем на

0,5-1,0% по сравнению с известным спОсОбОм. водно-излучающей системы со специальной камерой для создания давления, охлаждаемого кристаллиэатора и вытягивающего устройства, В качестве магнито-стрикционного преобразователя испольэуют серийно-. выпускаемый преобразователь марки ПМС-15

A 18 с частотой колебаний 18 кГц, питание которого осуществляют от ультразвукового генератора марки

УЗГ 2 10. Волновод изготавливается иэ нержавеющей стали и титана. В качестве исходного материала для полу- чения припоя используют марочные металлы — олово 01 и 02 и свинец

С-.2 .

Расплав иэ плавильной печи по металлопроводу подается в расплавосборник, где уровень металла поддерживается автоматически. Расплавосборнин соединяется с кристаллизатором при помощи специальной камерь, где создается давление на фронте кристаллизации (на разделе жидкой и твердой фаэ ) и размещается торец волноводно-излучающей системы.

Давление на Фронте кристаллизации . создается столбом расплава(возможно и гаэом) находящимся в расплавосборнике .

Усредненные значения результатов химического анализа, полученных слитков по содержанию олова представлены в табл. 1 и 2.

Оптимальное избыточное давление, при котором наблюдается максимальное микроударное действие кавитационных полостей, определяется на основании зависимости величины кавитационной эрозии алюминиевой фольги, помещенной в расплав припоя, от статическог давления при различных значениях интенсивности колебаний. Максимальное микроударное действие кавитационных полостей оценивали по эрозии убыли массы алюминиевой фольги, как с наложением избыточного давления, так и беэ него при одинаковом времени озвучивания (30 с).

Результаты представлена в табл.3.

Как видно иэ табл. 3, максимальный эффект эрозии алюминиевой Фольги наблюдается при избыточном давлении

2 ° 10 — 3 .10 н/м" и интенсивности ультразвука 8-10 Вт/см, следова2 тельно микроударное действие кавитационных пузырьков максимально при данных значениях статического давления и интенсивности ультразвука.

Уменьшение ликвации при кристаллизации позволяет закладывать олово в рафинировочный котел с содержанием близким к нижнему пределу. За счет этого достигается экономия олова.

806235

Ь Габлица1

НоРежим обработки мера плаОтклонение от 60% (периферийная часть) Отклонение от 60% (центральная часть) Периферийная часть

Центральная часть вок

62,30

62,25

61, 85

-1, 35

-2,20

-1,65

+2,30

+2, 25

+1, 85

58,65 57, 80

58, 35

58, 82

59,1

58,75

+1,21

+2,0

+1,35

61,21 -1 18

62,0 -0,9

61,35 -1,25

1 58,1

2 . 58 85

3 58,45

+2,25

+1, 15

+0,25

62,25 -1,9

61,15 -1,15

60,25 -1,55

1 58,9

2 59,1

3 59,25

62,0 -1., 1

6 li 25 -0 9

59,35 -0,25

+2,0

+1,25

-0,65

59 65

59,75

60,15

+О, 15

+О, 35

+0,2

60т 15 -0 35

60,35 -0,25

59,80 +0,15

Кристаллизация при непрерывном литье без воздействия ультразвука (контрольные) Кристаллизация при непрерывном литье с воздействием ультразвука без статического давления при 9 Вт/см и ско- 1

2 рости охлаждения 2

30 град/с 3

Кристаллизация при непрерывном литье с воздействием ультразвука при избыточном давлении более 4.10 н/м 2, 10 Вт/см и скорости охлаждения

40 град/с

Кристаллизация при непрерывном литье с воздействием ультразвука при избыточном давлении 1 5- 10 н/м — 8 Вт/см и скорости охлаждения

25 град/с

Кристаллизация при непрерывном литье с воздействием ультразвука при избыточном давлении 1,0 н/и

9 Вт/см и cKopGcти охлаждения

35 град/с

Содержание олова в % в припое марки ПОС-61 (среднее расчетное содержание - 60%) 806235

Таблица2

Содержание олова в % в припое марки

ПОССУ230-2 (среднее расчетное содержание

30%) НоP ежим о бр а бот ки мера планок

Отклонение Отклонеот 30% ние от (централь- 30% (пеная часть) риферийная часть) Центральная

Периферийная

Кристаллизация при непрерывном литье без воздействия ультразвука (контроль-. ные) +3,20

+2,45

+3, 15

-2,75

-1,85

-3,70

27,25

28,15

26, 30

33,20

32, 45

33, 15

Кристаллизация при непрерывном литье с воздействием ультразвука беэ статического давления при ИУЗК

9 Вт/см и скорости охлаждения 30 град/с

-1,75

-l,25

-2,55

+2,30

+2, 15

+l,75

32,30

32,15

31,75

28,25

28,75

27,45

2

Кристаллизация при непрерывном литье с воздействием ультразвука при избыточном давлении более

4 ° 10 н/м ИУЗК = 10 Вт/см и скорости охлаждения

40 град/с

+1 2

+1,35

-О, 85

31,2

31, 35

29,15

-0,9

-1,25

-2,15

29,1

28,75

27,95

2

Кристаллизация при непрерывном литье с воздействием ультразвука при избыточном давлении 1,5 10 н/м

ИУЗК = 8 Вт/см 2 и скорости охлаждения 25 град/с

+ l 45

+1, 10

+О 9

-0,55

-1,85

-1, 35

31,45

31,10

30,90

29,45

28,15

28,65

Кристаллизация при непрерывном литье с воздействием ультразвука при избыточном давлении 2,5 10 н/м

= ИУЗК 9 Вт/см и скорости охлаждени я 35 rp ад/с

-0,15

+0,1

+Î, 15

-0,25

-О, 35

-О, 15

29, 85

30,1

30, 15

29с 75

29,65

29,85

Таблица 3

Убыль веса алюминиевой фольги, %

Избыточное давлени, н/м

Иэ быточное давление н/м

Режим о бр абот ки

10 14

30 12

70 2,5 10 10

65 8

20 6

Воздействие ультразвука на процесс раэру л-ния алюминиевой фольги в расплаве при иэбыточном статистическом давлении

5 10

4 10

3 10

2 10

1,5 10

Интенсивность ультразвукового колебания 2

Вт/см

Убыль веса алюминиевой фольги, %

Интенсивность ультразвукового колебания

Вт/см

806235

Продолжение табл. 3

3 l 4 5 . 6

Формула изобретения

Способ непрерывного литья оловян- но-свинцовых припоев, включающий с охлаждение расплава при одновременном воздействии на него ультразвуковых колебаний, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества припоя за счет уменьшения ликвидации олова, на границе раздела твердой и жицкой фаэ создают давление 2S

Составитель Е. Гендлина

Техред Т. Мат очка КорректоР Е. Рошко

Редактор Г. Волкова!

Тираж 880 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 119/16

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Воздействие ультразвука на процесс разрушения апюминиевой фольги в расплаве беэ 1 ° 10 избыточного статического давления

14

12

6

-.,равное 2 ° 10 — 3 10 н/м, причем интенсивность ультразвуковых колебаний составляет 8-10 Вт/см, а скорость охлаждения - 25-40 град/с.

Источники информации, принятые во..внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 121912, кл. В 22 D 11/00, 1959.

2. Авторское свидетельство СССР

9,214753, кл. В 22 D 11/00, 1968.