PCD真空溶接技術に関する研究

Published: 2020-07-28 ソース: Funik

PCD焼結体の応用には溶接技術が不可欠であり、真空溶接には、正確な溶接温度、均一な加熱、多くの同時溶接点、溶接後の表面処理の必要がないなどの利点があります。真空溶接用の工具製品のサイズは大きすぎてはならず、真空炉に入れることができる必要があります。同時に、工具材料はそれ自体の性能を維持しながら、溶接過程の温度変化に耐えることができなければなりません。真空溶接プロセスは、寸法が小さく全体的に熱を受ける量産PCD工具に特に適しており、また一度に複数のポイントを溶接できますが、サイズが大きいまたは局所的な加熱しか受けられないPCD製品の溶接加工には適していません。

PCD工具製品に対して、真空溶接プロセスは、炉に入る前の準備と炉での真空溶接プロセスに分けることができます。準備:真空溶接を待つPCD工具の製品に対して、適切な真空はんだ(通常ははんだペースト)を選択してチップ溝に正しく塗布し、チップを必要な位置に配置して固定し、はんだペーストが固まるのを待ちます;炉内:処理されたPCD工具製品を真空炉に入れ、密封し、連続的に排気し、真空状態でプロセスに従って加熱し、はんだを溶融し、はんだ付け作業を完了し、冷却および解放します。真空溶接の目的は、理想的な溶接効果を実現するために、キャピラリーストローの作用下で溶融はんだをビードのさまざまな部分に均一に分配できるようにすることです。

(一)真空溶接前の準備の影響要因を表1に示します

表1

影響要因

指標

結果

適切なはんだを選択する必要

非常に良い融合反応が起こる

低融点Ag基のハンダを選ぶことを提案

溶接界面粗さ

Ra:0.7-1.6

表面が滑らかすぎると基体‐半田‐チップ間の拡散反応に影響し、表面が粗すぎるとはんだの流動性が悪くなる。

ビードサイズ

0.05-0.2mm

大きすぎると強度が弱くなる;小さすぎると十分な毛管効果が得られない

チップ表面状態

酸化物層や汚れなどを取り除く。

仮想溶接が発生しやすい

真空度

10-3

小さすぎると強度と外観に影響する。

最大加熱速度

偏析を起こさない

加熱速度は直接効率に影響する

(二)プロセス要件

温度が固相線以下の場合、はんだ自体は比較的安定しており、軟化、劣化等の問題はありません; 温度が液相線より高い場合、はんだは完全に溶けて合金の性能を保します;ただし、温度が固相線と液相線の間にある場合、時間が長くなければ、はんだは軟化または部分的に溶融した状態になり、質的に変化しません。この温度範囲に長時間留まると、偏析が発生します。 偏析が発生すると、はんだの性能が変化し、はんだ付け効果に影響します。したがって、はんだ付け過程においては、はんだが偏析を防ぎ、はんだ付け品質の安定性をより確保にするために、温度を固相線から液相線より上にすばやく上げる必要があります。

表2

プロセス名

作用

説明

初期温度上昇

温度上昇

設備の条件によってスピードを調節して、効率のみに影響する。

固相線の下で保温

工具を安全温度で保温し、一致させる。

保温時間は設備、炉の量で決まります。通常は10-40 min。

液相線を突破

危険温度エリアを素早く越える

昇温速度が速いほど良い、遅すぎると偏析しやすい

液相線の上で保温

キャピラリティ-溶接

保温時間は設備、炉の量、溶接ビードのサイズによって決まる

炉で冷やす

溶接完了

温度を下げて取り出す。そうしないと、空気で酸化されやすい。

特定の温度範囲内では、はんだの濡れ性は溶接温度に比例します;同じろう付け温度では、保持時間の延長に伴って溶接強度が最初に増加し、その後減少します;フローブロッカーは、外観要件の高い製品に適しており、はんだが非溶接面に付着するのを効果的に防止できます。

要約すると、PCD工具にとって、真空溶接プロセスを採用することによってPCDへの空気の影響を効果的に排除できるため、工具は良好な外観を保つことができます。真空炉内の加熱温度が均一で、製品の変形が少なく、工具に亀裂が生じにくいです。プロセスが安定している場合、各炉の製品品質は一致しており、特に小型PCD工具の大量生産に適しています。

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