PROCEDIMIENTO PARA REFINAR Y DISTRIBUIR HOMOGENEAMENTE COMPONENTES DE UNA ALEACION, ASI COMO ELIMINAR PRODUCTOS DE REACCION INDESEADOS Y ESCORIAS EN O PROCEDENTES DE SOLDADURAS BLANDAS EN LA FABRICACION DE POLVO DE SOLDADURA MUY FINO.

Procedimiento para refinar y distribuir homogéneamente componentes de una aleación,

así como eliminar productos de reacción indeseados como óxidos y/o escorias procedentes de soldaduras blandas libres de plomo al fabricar polvo para soldadura muy fino, incluyendo las siguientes etapas:

a) fusión de la aleación de material de soldadura en un aceite vegetal y/o animal resistente a altas temperaturas, separando el aceite la masa de fusión de los productos de reacción y/o escorias, así como liberando estos últimos durante la fusión,

b) evacuación y enriquecimiento de los productos de reacción liberados y/o escorias en el aceite, debido a las diferencias de densidad entre la masa de fusión y los productos de reacción y/o escorias,

c) separación del aceite con los productos de reacción y/o escorias mediante evacuación de la masa de fusión a otro recipiente de aceite con una temperatura al menos 20ºC por encima de la temperatura de liquidus, agitación y tratamiento de cizallamiento múltiple de la masa de fusión y el aceite mediante rotores y estatores para formar una dispersión compuesta por bolas de material de soldadura y aceite y aspiración del aceite con los productos de reacción y/o escorias,

d) evacuación de los productos de reacción y/o escorias que aún quedan en el interior de la masa de fusión de material de soldadura mediante aumento de la superficie de la masa de fusión de material de soldadura al cizallar con una velocidad periférica de los rotores de 15,0 a 25 m/s manteniendo una relación de volúmenes entre masa de fusión y aceite de 1:20 a 1:50,

e) enriquecimiento de los productos de reacción y/o escorias evacuados del interior de la masa de fusión de material de soldadura al cizallar en el aceite debido a las diferencias de densidad entre los productos de reacción y/o las escorias y el aceite,

f) mezcla turbulenta de la masa de fusión de material de soldadura que queda y del aceite durante un espacio de tiempo de circulación de 10 a 30 minutos para distribuir homogéneamente los componentes de la aleación en el material de soldadura,

g) separación de los productos de reacción enriquecidos y/o escorias juntamente con el aceite tras la sedimentación de las bolas de material de soldadura

Procedimiento para refinar y distribuir homogéneamente componentes de una aleación, así como eliminar productos de reacción indeseados y escorias en o procedentes de soldaduras blandas en la fabricación de polvo de soldadura muy fino.

La invención se refiere a un procedimiento para refinar y distribuir homogéneamente componentes de una aleación, así como eliminar productos de reacción indeseados como óxidos y/o escorias en o procedentes de soldaduras blandas al fabricar polvo de soldadura muy fino, en el que la aleación de soldadura se funde en un aceite vegetal o animal resistente a altas temperaturas, llevándose la masa de fusión a otro recipiente de aceite con una temperatura de al menos 20ºC por encima de la temperatura de líquidus, se agita allí y se somete a un tratamiento de cizallamiento múltiple mediante rotores y estatores para formar una dispersión compuesta por bolas de material de soldadura y aceite, de la que se separan las bolas de material de soldadura mediante subsiguiente sedimentación.

Por el documento DE 101 61 826 A1 se conoce una soldadura blanda sin plomo sobre la base de una aleación de soldadura estaño-plata-cobre, en la que a una aleación de base con 5 a 20% en peso de plata, 0,8 a 1,2% en peso de cobre, el resto de estaño y las impurezas usuales se le añade siempre 0,8 a 1,2% en peso de indio y 0,01 y 0,2% en peso de un elemento de los lantánidos como por ejemplo lantano o neodimio.

Esta soldadura blanda libre de plomo conocida se comporta a partir de 214ºC eutécticamente, suprime la formación de grandes dentruros de estaño, asegura tras la fusión una superficie lisa y homogénea y tiene también buenas propiedades físicas y químicas, como por ejemplo una buena capacidad de humectación, buena resistencia bajo cargas alternativas, una buena resistencia a la corrosión, plasticidad y tenacidad y también una baja resistencia eléctrica.

No obstante, la fusión de la aleación y también el tratamiento de esta aleación conocida para formar bolas de material de soldadura muy finas da lugar, en particular debido a la muy elevada reactividad de los componentes de la aleación lantano o neodimio, a serios problemas, que se manifiestan en una aglomeración de productos de reacción del neodimio o lantano en las bolas de material de soldadura. El neodimio reacciona de manera extremadamente violenta, por ejemplo también con el oxígeno residual fijado en la masa de fusión, que siempre existe como indicios, y forma óxidos, que además se aglomeran en las bolas de material de soldadura para formar estructuras más grandes. Estos óxidos acumulan relativamente mucho neodimio, que falta entonces en la matriz o en los límites de los granos. Por lo demás, pueden presentarse fases intermetálicas del compuesto Ag₃Sn y Cu₆Sn₅.

La posibilidad de tratamiento y las características eléctricas de tales soldaduras blandas quedan limitadas continuamente debido a estas oclusiones duras.

Por el documento DE 198 30 057 C2 se conoce también un procedimiento para la fabricación sin presión de polvo de soldadura blanda en un espectro de grano de 1 a 100 µm, en el que se funde el material de soldadura metálico en un aceite vegetal o animal resistente a altas temperaturas, se agita a continuación y se dispersa en un tratamiento de cizallamiento múltiple mediante rotores y estatores para formar bolas de material de soldadura de tamaño definido.

Según el documento US 5 411 602 A se funde el material de soldadura y se fracciona el material de soldadura fundido mediante gas inerte en gotas. Pese a la atmósfera de gas inerte, no puede excluirse que los metales reactivos como neodimio o lantano entren en reacción con el oxígeno fijado, con lo que la aleación de soldadura contiene más o menos óxidos de estos metales y la dotación por ejemplo con neodimio o lantano se pierde más o menos.

En el documento US 6 231 691 B1 se describe una aleación de soldadura libre de plomo sobre una base de estaño con 4,7% de peso en plata, 1,7% en peso de cobre y 0,15% en peso de níquel. Esta aleación conocida tiende a la formación incrementada de fases intermetálicas del tipo Cu₃Sn y/o Cu₆Sn₅, que tienen repercusiones muy negativas sobre las características mecánico/físicas de la unión por soldadura.

Con este estado de la técnica, tiene la invención como tarea básica evitar con seguridad la reacción de los componentes reactivos de la aleación con oxígeno, nitrógeno y otros componentes de la reacción en el tratamiento de aleaciones de soldadura blanda libres de plomo para formar polvo de soldadura muy fino, evitar una aglomeración de los productos de reacción en la matriz de las bolas de material de soldadura y distribuir los componentes de la aleación en una dispersión fina y homogénea en la matriz de las bolas de material de soldadura.

Esta tarea se resuelve mediante un procedimiento del tipo citado al principio con las características de la reivindicación 1. Ventajosas configuraciones mejoradas del procedimiento pueden tomarse de las reivindicaciones subordinadas.

La solución correspondiente a la invención se caracteriza porque el aceite utilizado para fundir el material de soldadura es un medio inerte respecto a los componentes de la aleación, por ejemplo lantano o neodimio, en aleaciones de soldadura blanda y también es un medio separador para eliminar los productos de reacción contenidos en la aleación de material de soldadura, como óxidos y/o escorias.

El procedimiento correspondiente a la invención permite además refinar en cierta medida los componentes de la aleación en la aleación de material de soldadura y distribuir los mismos homogéneamente, así como dispersarlos finamente en la aleación. La compleja problemática de estos procesos se pondrá de manifiesto al presentar las propias bolas de material de soldadura cizalladas dimensiones que se aproximan mucho a la configuración de la estructura de los elementos.

Al eliminarse las oclusiones de óxidos de los lantánidos o de otros metales reactivos y de las perjudiciales escorias, formadas con el proceso de fusión o el tratamiento de estas soldaduras para la fabricación de polvo de soldadura muy fino, se pone a disposición un polvo de soldadura muy fino que cumple todas las exigencias de la toma de microcontacto.

Otras ventajas y particularidades resultan de la siguiente descripción con referencia a los dibujos adjuntos.

La invención se describirá a continuación más en detalle en base a un ejemplo de ejecución.

Se muestra en:

fig. 1 una foto REM (mapeado) de una aleación de soldadura libre de plomo con oclusiones de óxido de neodimio según el estado de la técnica,

fig. 2 una foto REM (mapeado) con la distribución del oxígeno según la figura 1,

fig. 3a y b una foto REM de una aleación de soldadura libre de plomo con fases intermetálicas de la composición Ag₃Sn y Cu₆Sn₅ según la fig. 1,

fig. 4a a f una foto REM de una bola de material de soldadura fabricada según la invención con distribución de los componentes de la aleación (plata, estaño, cobre, indio, neodimio y oxígeno) en la bola de material de soldadura.

Con el procedimiento correspondiente a la invención deben fabricarse bolas de material de soldadura muy finas de la aleación libre de plomo SnAg5Cu1In1Nd0,2 con un diámetro de 5 a 15 µm (tipo 6). Las figuras 1, 2, 3a y 3b muestran el estado de partida de la aleación de soldadura libre de plomo según el estado de la técnica, en el que pueden observarse muy claramente las oclusiones de óxido de neodimio (fig. 1) y las fases intermetálicas Ag₃Sn y Cu₆Sn₅ (fig. 3a y 3b). En la figura 2 se muestra la distribución del oxígeno en la aleación, que aporta la prueba de que las oclusiones son óxidos (Nd₂O₃).

Las oclusiones de óxido tienen un punto de fusión de 2.272ºC, una densidad de 7,29 g/cm³ y son duras, no dúctiles y quebradizas. El óxido acumula además relativamente mucho neodimio elemental, con lo que el mismo falta en los límites de los granos, con lo que se ve afectada negativamente la resistencia a cambios de temperatura de los puntos de soldadura debido a grietas, así como a una rápida propagación de las grietas.

Las oclusiones dan lugar entonces a interrupciones en la unión por soldadura y a irregularidades en las características eléctricas, con lo que un tal material de soldadura ya no es...

1. Procedimiento para refinar y distribuir homogéneamente componentes de una aleación, así como eliminar productos de reacción indeseados como óxidos y/o escorias procedentes de soldaduras blandas libres de plomo al fabricar polvo para soldadura muy fino, incluyendo las siguientes etapas: