焊锡微粉的超音速雾化原理及制备工艺的研究
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摘要
表面组装技术(SMT)已广泛应用于电子工业中，而焊锡合金微粉是该技术的关键材料之一，通常要求：粉末粒径5～74μm，形状为球形，且粒径分布均匀。为此，运用超音速雾化的基本原理和焊锡合金的基本性质，研制出一套超音速雾化装置，在该装置上对焊锡合金微粉的制备技术及工艺进行了系统的研究，并从理论上推导出适用于超音速雾化的气体速度公式。进一步对雾化器结构(导液管突出高度h)、雾化气体压力P、合金过热度ΔT、焊锡合金成份和雾化介质进行了研究。
研究结果表明：(1)超音速雾化器的气体流场在导液管下端形成一个倒涡流锥，在二维空间上呈轴对称的双峰分布，负压形成于这个倒涡流锥内；(2)修正后的雾化气体速度公式可以满足超音速雾化的要求；(3)影响超音速雾化工艺最根本的因素有气液质量流率比(GMR)的大小、雾化气体流量和倒涡流锥范围，三个因素的值越大，对形成细粉越有利；(4)在焊锡合金为ZHL63A，雾化介质微N_2，导液管突出高度取h=6.0mm，雾化气体压力取P=1.0MPa，合金过热度取ΔT=167℃(T=350℃)时，所制得的粉末在有效雾化率、颗粒球形度、粒度及其离散度三个方面综合性能最好。
Surface Mount Technology(SMT) has been applied abroad in electronic industry.
The fine powders of the solder alloy are one of the key materials in the SMT, the requirement as following: the particle diameter is in 5 u m~ 74 u m, the shape is spherical and the distribution of the particle size is uniform. We have developed a set of supersonic atomizing equipment with the base theory of the supersonic atomization and the base characteristic of the solder alloy. The paper studies systematic the production technology and process of the solder alloy fine powders in the equipment, and deduces the gas velocity formula used in supersonic atomization in theory. Then the paper also study the atomizer structure (the protrusion of the delivery tube value h), atomizing gas pressure P, over-heat temperature of alloy A T, the component of solder alloy and atomizing medium and so on.
The results indicate: (1) the gas flied of the supersonic atomizer under the delivery tube forms an inverse vortex taper. The negative pressure exists in the
inverse vortex taper. The field emerges two-peak distribution of symmetry about axis in two-dimensional space. (2) The atomizing gas velocity formula that has been revised can meet the requirement of the supersonic atomization. (3) The most principal factors that influence the supersonic atomization process include the flow ratio of the gas-liquid metal(GMR)value, the flow of atomizing of gas and the range of the inverse vortex taper. The more of the value of three factors, the more advantage they are for the atomization and the more fine the powders are. (4) the produced powders are the best in efficient atomization efficiency, particle diameter, particle shape and dispersion when the solder alloy is ZHL63A, atomizing medium is N2, the protrusion h=6.0mm, atomizing gas pressure P=100MPa, over-heat temperature △ T=167℃(T=350℃).
研究结果表明：(1)超音速雾化器的气体流场在导液管下端形成一个倒涡流锥，在二维空间上呈轴对称的双峰分布，负压形成于这个倒涡流锥内；(2)修正后的雾化气体速度公式可以满足超音速雾化的要求；(3)影响超音速雾化工艺最根本的因素有气液质量流率比(GMR)的大小、雾化气体流量和倒涡流锥范围，三个因素的值越大，对形成细粉越有利；(4)在焊锡合金为ZHL63A，雾化介质微N_2，导液管突出高度取h=6.0mm，雾化气体压力取P=1.0MPa，合金过热度取ΔT=167℃(T=350℃)时，所制得的粉末在有效雾化率、颗粒球形度、粒度及其离散度三个方面综合性能最好。
Surface Mount Technology(SMT) has been applied abroad in electronic industry.
The fine powders of the solder alloy are one of the key materials in the SMT, the requirement as following: the particle diameter is in 5 u m~ 74 u m, the shape is spherical and the distribution of the particle size is uniform. We have developed a set of supersonic atomizing equipment with the base theory of the supersonic atomization and the base characteristic of the solder alloy. The paper studies systematic the production technology and process of the solder alloy fine powders in the equipment, and deduces the gas velocity formula used in supersonic atomization in theory. Then the paper also study the atomizer structure (the protrusion of the delivery tube value h), atomizing gas pressure P, over-heat temperature of alloy A T, the component of solder alloy and atomizing medium and so on.
The results indicate: (1) the gas flied of the supersonic atomizer under the delivery tube forms an inverse vortex taper. The negative pressure exists in the
inverse vortex taper. The field emerges two-peak distribution of symmetry about axis in two-dimensional space. (2) The atomizing gas velocity formula that has been revised can meet the requirement of the supersonic atomization. (3) The most principal factors that influence the supersonic atomization process include the flow ratio of the gas-liquid metal(GMR)value, the flow of atomizing of gas and the range of the inverse vortex taper. The more of the value of three factors, the more advantage they are for the atomization and the more fine the powders are. (4) the produced powders are the best in efficient atomization efficiency, particle diameter, particle shape and dispersion when the solder alloy is ZHL63A, atomizing medium is N2, the protrusion h=6.0mm, atomizing gas pressure P=100MPa, over-heat temperature △ T=167℃(T=350℃).
引文
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