[發(fā)明專利]一種球形自熔性合金釬料的制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410769103.4
• 申請(qǐng)日: 2014-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN104607823A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐少龍;雷成龍;程振之;黃海富;都有為
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K35/30
• 分類號(hào): B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金行業(yè)用合金釬料粉末加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種球形自熔性合金釬料的制造方法。

背景技術(shù)

球形焊料制造技術(shù)已相當(dāng)成熟，廣泛應(yīng)用于球柵陣列表面貼裝(BGA)、激光熔覆、熱噴涂、堆焊焊接等領(lǐng)域。主要技術(shù)有：液滴噴射凝固成球的有氣體霧化法和離心霧化法，如專利CN100484669C公布了一種微小釬料合金焊球的制作裝置，采用氣體壓力噴射，液態(tài)金屬在惰性氣體中球化，該專利主要在裝置上進(jìn)行了改進(jìn)；機(jī)械剪切成球的切絲或打孔重熔法，主要適用于塑性較好的低熔點(diǎn)釬料金屬；均勻液滴噴射法和脈沖小孔噴射法，如專利CN1220571C公布了一種微球焊料的制備方法及所用微噴裝置，采用精密噴射技術(shù)制造出適用于BGA的焊料，對(duì)設(shè)備的要求較高，球形顆粒尺寸大于100um,專利CN1253279C公布了單分散球形金屬粒子及其生產(chǎn)方法，該方法采用孔膜使液態(tài)金屬分散在液相中制得球形金屬粒子，受限于制備的熔點(diǎn)為250℃或更低的金屬，而且主要為錫釬焊。然而，針對(duì)熔點(diǎn)相對(duì)較高的自熔性合金球形粉末的制造，目前，主要還是采用霧化技術(shù)，如專利CN1109123C公布了一種鎳基自熔性合金粉末，采用氣噴水冷霧化工藝制造噴涂粉末。球形自熔性合金釬料，根據(jù)主要成分分為鐵基合金、鎳基合金、銅基合金和鈷基合金，其中，均含有C、Si、B、Cr等元素，因而具有脫氧、還原、造渣、除氣以及良好的金屬表面抗氧化、耐腐蝕和潤(rùn)濕性，由于焊接構(gòu)件的特殊性，要求自熔性合金釬焊球形度高，流動(dòng)性好，充分覆蓋間隙，控制焊接厚度，然而不同元素固溶、偏析等性質(zhì)不同，霧化制造出的球形合金粉末易收縮破缺、顆粒較大、粒徑分布不均，含氧量較高，嚴(yán)重影響了熱噴涂和堆焊填料的使用效果。

專利申請(qǐng)?zhí)朇N201410462791.X公布了一種微米和納米金屬球形粉末的制造方法，提出通過金屬液滴/碳材料或陶瓷材料界面(即：液/固界面)的方法制備微米、納米金屬球。該方法簡(jiǎn)單易行，無需特殊的精密設(shè)備，能夠廉價(jià)的制造分布均的球形粒子。但針對(duì)高熔點(diǎn)元素以及多元素添加的復(fù)雜自熔性合金，元素固溶偏析性質(zhì)差異較大，尤其是C、Si、B、Cr等元素，該方法難以控制球形釬料的成分分布，從而影響釬料熱力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于，提供一種適用含有Fe、Co、Ni、Cu等高熔點(diǎn)元素以及復(fù)雜元素添加的自熔性合金球形釬料粉末的制造方法，尤其是鐵基自熔性合金、鎳基自熔性合金、銅基自熔性合金或鈷基自熔性合金。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，熱處理熔融球化以及冷卻速度過程控制成為關(guān)鍵。采用的技術(shù)方案是：一種球形自熔性合金釬料的制造方法，包括如下步驟：

(1)準(zhǔn)備自熔性合金粉末；

(2)準(zhǔn)備自熔性合金粉末與碳材料粉末或與陶瓷材料粉末的均勻混合粉末；

(3)高溫?zé)崽幚硎棺匀坌院辖鹑廴诓⒛坛山饘偾颍桓邷責(zé)崽幚淼臏囟仁沁_(dá)到所述合金熔融的溫度，優(yōu)選是自熔性合金熔點(diǎn)溫度以上40到100℃的范圍內(nèi)；

(4)分離碳材料粉末或陶瓷材料粉末獲得微米、納米自熔性合金球形粉末。

所述自熔性合金含有但不限于C、Si、B、Cr等元素，包含至少一種鐵基自熔性合金、鎳基自熔性合金、銅基自熔性合金或鈷基自熔性合金。

鐵基自熔性合金成分質(zhì)量百分比包含但不限于：C：0.1-4、Si：2-4.5、B：2-4、Cr：15-20、Ni：10-20、余量：Fe。

鎳基自熔性合金成分質(zhì)量百分比包含但不限于：C：0.7-1、Si：2-5、B：1-4、Cr：10-16、Fe：10-15、余量：Ni。

銅基自熔性合金成分質(zhì)量百分比包含但不限于：C：0.01-0.1、Si：0.2-2、B：1-2、Cr：0.1-2、Mn：3-15、Ni：3-7、余量：Cu。

鈷基自熔性合金成分質(zhì)量百分比包含但不限于：C：0.1-3、Si：1-2、B：Cr：15-30、Fe：2-6、Ni：3-5、余量：Co。

準(zhǔn)備所述自熔性合金原料粉末包括但不限于：通過真空熔煉自熔性合金，機(jī)械破碎或快淬成條帶后破碎成金屬粉末。所述自熔性合金粉末尺寸范圍為10nm-100um。

碳材料粉末為石墨、石墨烯、金剛石、碳粉或煤粉以及它們二種或二種以上的混合物；陶瓷材料粉末為碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、氧化物陶瓷或氮化物陶瓷以及它們二種或二種以上的混合物。