[发明专利]改善钎料润湿性的方法、装置及其检测实验方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及改善钎料润湿性的相关方法及装置。

背景技术

润湿性是钎料的重要性能，良好的润湿性是获得具有高可靠性钎焊焊点的前提。钎料的润湿性与液态钎料在母材表面的铺展、材料界面的传质行为以及气液、固液界面张力有关。目前，为提高钎料润湿性的方法主要是使用钎剂通过化学反应去除母材表面的氧化膜，并降低固液表面张力，保护液态钎料不被氧化，但是由于钎剂一般都具有腐蚀性，上述方法将对钎焊焊点或接头在服役过程中有不利影响。另外，现有技术中也存在通过施加外加能量来改善钎料的润湿性的方法和装置，以达到少用、甚至不用钎剂的目的。施加外加能量改善钎料的润湿性的方法有以下两种，一种是对母材施加超声波振动载荷，另一种在钎料与母材的焊接位置施加静电场。

使用超声波振动载荷改善钎料润湿性的现有技术如200710071744.2号中国发明专利说明书所公开的一种超声波振动液相焊接设备，该设备包括超声波振动加载装置和钎焊加热热源，上述专利文献中研究了ZnAl钎料在频率20kHz、振幅10μm超声波振动载荷作用下的润湿填缝过程；研究表明，超声波振动在液体中传播会产生空化作用，借此能够破除母材表面的氧化膜并促进液态钎料在母材表面的铺展。但是，单纯施加超声波振动会使液态钎料在润湿过程中产生“皮下潜流层”，不利于钎料充分润湿，钎料润湿程度有限。在超声波振动载荷作用下，钎料的润湿性大多能得到改善，但改善程度有限。

使用静电场改善钎料润湿性的现有技术如西安理工大学李大圣、范志康在《稀有金属材料与工程》2007年第36卷第6期的期刊论文（论文题目为电场和元素 Cr 对Cu/W 润湿性的影响）中研究了静电场对Cu/W润湿的影响，该论文中公开了在静电场作用下进行钎料润湿过程的方法，外加静电场能在液固界面处形成接触电势和电荷富集，从而引起固液界面能降低，并且静电场能够促进材料界面传质，有利于钎料润湿，但单一静电场的作用对钎料润湿性的改善也很有限。

上述通过外加能量改善钎料润湿性的方法，不管是单一施加超声波振动载荷还是单一施加静电场，都仅能在有限范围内提高钎料的润湿性。此外，单一加超声波振动载荷的实验装置存在加热环境均温性差的缺点；单一加静电场的实验装置存在静电场电源品种单一，不能开展静电场种类、极性等对润湿性影响的实验研究的缺点。这两种方法均存在实验装置二次开发性差的弊端。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够同时对母材、钎料施加超声波振动载荷和静电场的改善钎料润湿性的方法和改善钎料润湿性的检测实验方法，本发明的目的还在于提供一种专用于实施上述改善钎料润湿性的方法的装置和一种专用于实施上述改善钎料润湿性的检测实验方法的装置。

为了实现上述目的，本发明的改善钎料润湿性的方法采用如下技术方案：改善钎料润湿性的方法，包括以下步骤：将试件放置于形成设定的输出电压的静电场的上、下电极板之间，使用与设定频率的超声波振动源传动连接而振动的超声波传递杆伸入所述静电场中，并通过超声波传递杆上固连的振动压头对试件施加超声波载荷。

本发明的改善钎料润湿性的方法可以使钎料和母材被超声波振动载荷和静电场辅助共同作用，而能够大大提高钎料的润湿性，克服了现有技术中单一施加超声波振动或单一施加静电场在提高钎料润湿性方面所存在的局限（无法实现振动载荷与静电场共同作用、单一加超声波振动装置加热环境均温性差、单一加静电场装置静电场电源品种单一、以及两者均存在实验装置二次开发性差等不足）。本发明的改善钎料润湿性的方法拓展了少用、甚至不用钎剂的钎焊技术研究，既可以用于钎料性能的测试实验，也可以应用于工业钎焊生产。

为了实现上述目的，本发明的改善钎料润湿性的检测实验方法采用如下技术方案：改善钎料润湿性的检测实验方法，包括以下步骤：

a．将试件放置于形成设定的输出电压的静电场的上、下电极板之间，使用与设定频率的超声波振动源传动连接而振动的超声波传递杆伸入所述静电场中，并通过超声波传递杆上固连的振动压头对试件施加超声波载荷，对处于静电场中的试件加热至设定温度；

b．对试件拍照，用制图软件标定钎料润湿面积和润湿角，通过钎料的润湿面积和润湿角来判断润湿性。