一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細(xì)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種合金鑄造組織的晶粒細(xì)化方式。
【背景技術(shù)】
[0002]鉛錫合金廣泛應(yīng)用于微電子行業(yè)領(lǐng)域，但其晶粒鑄造往往較粗大，使得其力學(xué)性能和熱疲勞性能較差。為此，急需對(duì)鉛錫合金鑄造組織進(jìn)行細(xì)化處理。傳統(tǒng)合金晶粒細(xì)化的方法包括化學(xué)法、物理法，如添加形核劑、晶粒長(zhǎng)大抑制劑、機(jī)械攪拌、電磁攪拌及氣體攪拌等。然而，這些方法均存在不足之處:化學(xué)方法將引入雜質(zhì)元素，容易造成成分偏析等缺陷；物理方法一般設(shè)備要求較高、能耗大，且晶粒細(xì)化效果有限。超聲波振動(dòng)近年來(lái)逐漸被應(yīng)用于細(xì)化金屬及合金的晶粒，但是超聲波在合金熔體中衰減很快，對(duì)于大量的合金熔體，不利于得到均勻的細(xì)化組織。除此之外，超聲波細(xì)化晶粒的研究主要集中于超聲波工藝參數(shù)對(duì)合金晶粒尺寸的影響。目前，尚未有系統(tǒng)進(jìn)行超聲波工藝參數(shù)、不同施振方式和不同冷卻速率條件等對(duì)鉛錫合金鑄造組織細(xì)化規(guī)律的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有化學(xué)法細(xì)化鉛錫合金鑄造組織容易造成成分偏析，影響鉛錫合金的電學(xué)性能，物理法細(xì)化鉛錫合金鑄造組織存在設(shè)備復(fù)雜，能耗大、成本高和晶粒細(xì)化效果不大的問(wèn)題，而提供一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細(xì)化方法。
[0004]一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細(xì)化方法為鉛錫合金僅在制備鉛錫合金熔體中施加超聲波處理、鉛錫合金僅在鉛錫合金熔體澆注過(guò)程中施加超聲波處理或鉛錫合金在制備鉛錫合金熔體和鉛錫合金熔體澆注過(guò)程中均施加超聲波處理。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0006]一、本發(fā)明采用超聲波振動(dòng)的方法來(lái)細(xì)化鉛錫合金的鑄造顯微組織；由于鉛錫合金在微電子行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，每次成形元件時(shí)鉛錫合金的用量很少，這有利于防止超聲波振動(dòng)在合金熔體中的快速衰減，實(shí)現(xiàn)鉛錫合金熔體內(nèi)部各處均勻施振；
[0007]二、本發(fā)明通過(guò)快速冷卻和超聲波振動(dòng)復(fù)合處理，鉛錫合金的晶粒組織得到大幅細(xì)化，同時(shí)獲得大量彌散分布細(xì)小的β相，提高了合金的力學(xué)性能和熱疲勞性能；
[0008]三、未使用本發(fā)明方法處理的鉛錫合金鑄造組織的晶粒尺寸約為500 μπι，經(jīng)過(guò)本發(fā)明處理后的鉛錫合金鑄造組織的晶粒尺寸為20 μπι?50 μπι ;
[0009]四、未使用本發(fā)明方法處理的得到的晶粒細(xì)化的鉛錫合金鑄錠的抗拉強(qiáng)度為30MPa?32MPa ;經(jīng)過(guò)本發(fā)明方法處理后得到的晶粒細(xì)化的鉛錫合金鑄錠的抗拉強(qiáng)度為38MPa ?45MPa。
[0010]本發(fā)明可獲得一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細(xì)化方法。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ] 圖1為鉛錫合金放大1000倍的SEM圖；
[0012]圖2為鉛錫合金放大150倍的SEM圖；
[0013]圖3為實(shí)施例三得到的晶粒細(xì)化的鉛錫合金鑄錠放大5000倍的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式是一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細(xì)化方法為鉛錫合金僅在制備鉛錫合金熔體中施加超聲波處理、鉛錫合金僅在鉛錫合金熔體澆注過(guò)程中施加超聲波處理或鉛錫合金在制備鉛錫合金熔體和鉛錫合金熔體澆注過(guò)程中均施加超聲波處理。
[0015]本實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn):
[0016]一、本實(shí)施方式采用超聲波振動(dòng)的方法來(lái)細(xì)化鉛錫合金的鑄造顯微組織；由于鉛錫合金在微電子行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，每次成形元件時(shí)鉛錫合金的用量很少，這有利于防止超聲波振動(dòng)在合金熔體中的快速衰減，實(shí)現(xiàn)鉛錫合金熔體內(nèi)部各處均勻施振；
[0017]二、本實(shí)施方式通過(guò)快速冷卻和超聲波振動(dòng)復(fù)合處理，鉛錫合金的晶粒組織得到大幅細(xì)化，同時(shí)獲得大量彌散分布細(xì)小的β相，提高了合金的力學(xué)性能和熱疲勞性能；
[0018]三、未使用本實(shí)施方式方法處理的鉛錫合金鑄造組織的晶粒尺寸約為500 μ m，經(jīng)過(guò)本實(shí)施方式處理后的鉛錫合金鑄造組織的晶粒尺寸為20 μπι?50 μπι ;
[0019]四、未使用本實(shí)施方式方法處理的得到的晶粒細(xì)化的鉛錫合金鑄錠的抗拉強(qiáng)度為30MPa?32MPa ;經(jīng)過(guò)本實(shí)施方式方法處理后得到的晶粒細(xì)化的鉛錫合金鑄錠的抗拉強(qiáng)度為 38MPa ?45MPa。
[0020]本實(shí)施方式可獲得一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細(xì)化方法。
[0021]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同點(diǎn)是:所述的鉛錫合金僅在制備鉛錫合金熔體中施加超聲波處理是按以下步驟完成的:
[0022]—、將鉛錫合金在熔煉溫度為400°C?450°C下熔化攪拌，得到鉛錫合金熔體；
[0023]二、將鉛錫合金熔體在溫度為320 °C?380 °C下保溫靜置1min?30min，再去除鉛錫合金熔體表面的浮渣，得到保溫靜置并去除氧化皮后的鉛錫合金熔體；
[0024]三、將超聲波變幅桿放入到保溫靜置并去除氧化皮后的鉛錫合金熔體中，再在超聲波功率為200W?1000W和超聲波頻率為20000Hz?50000Hz下超聲波處理50s?120s，得到超聲波處理后的鉛錫合金熔體；
[0025]四、將超聲波處理后的鉛錫合金熔體澆注到銅模鑄型中冷卻，得到晶粒細(xì)化的鉛錫合金鑄錠，即完成一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細(xì)化方法；
[0026]步驟四中所述的銅模鑄型的孔徑為0.5mm?5mm。其他步驟與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0027]本實(shí)施方式所述的超聲波是通過(guò)超聲波發(fā)生器產(chǎn)生電信號(hào)，經(jīng)過(guò)超聲波換能器轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為振動(dòng)，再經(jīng)過(guò)超聲波變幅桿導(dǎo)入保溫后的鉛錫合金熔體中，從而進(jìn)行超聲波處理。
[0028]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一不同點(diǎn)是:所述的鉛錫合金僅在鉛錫合金熔體澆注過(guò)程中施加超聲波處理是按以下步驟完成的:
[0029]—、將鉛錫合金在熔煉溫度為400°C?450°C下熔化攪拌，得到鉛錫合金熔體；
[0030]二、將鉛錫合金熔體在溫度為320 °C?380 °C下保溫靜置1min?30min，再去除鉛錫合金熔體表面的浮渣，得到保溫靜置并去除氧化皮后的鉛錫合金熔體；
[0031]三、將超聲波變幅桿作用到銅模鑄型上，再在超聲波功率為200W?1000W和超聲波頻率為20000Hz?50000Hz下將保溫靜置并去除氧化皮后的鉛錫合金熔體澆注到銅模鑄型中冷卻，得到晶粒細(xì)化的鉛錫合金鑄錠，即完成一種鉛錫合金鑄造組織的晶粒細(xì)化方法;
[0032]步驟三中所述的銅模鑄型的孔徑為0.5mm?5mm。其他步驟與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0033]本實(shí)施方式所述的超聲波是通過(guò)超聲波發(fā)生器產(chǎn)生電信號(hào)，經(jīng)過(guò)超聲波換能器轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為振動(dòng)，再經(jīng)過(guò)超聲波變幅桿導(dǎo)入到銅模鑄型上，從而進(jìn)行超聲波處理。
[0034]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同點(diǎn)是:所述的鉛錫合金在制備鉛錫合金熔體和鉛錫合金熔體澆注過(guò)程中均施加超聲波處理是按以下步驟完成的:
[0035]—、將鉛錫合金在熔煉溫度為400°C?450°C下熔化攪拌，得到鉛錫合金熔體；
[0036]二、將鉛錫合金熔體在溫度為320°C?380°C下靜置1min?30min，再去除鉛錫合金熔體表面的浮渣，得到保溫靜置并去除氧化皮后的鉛錫合金熔體；
[0037]三、將超聲波變幅桿放入到保溫靜置并去除氧化皮后的鉛錫合金熔體中，再在超聲波功率為200W?1000W和超聲波頻率為20000Hz?50000Hz下超聲波處理50s?120s，得到超聲