工件堿性鍍錫后焊接性差的原因解析

1、工件堿性鍍錫后焊接性差的原因分析導(dǎo)彈、子彈及引信產(chǎn)品電路部件中，接電片 / 柱、鉚釘、接線柱 等小零件鍍錫非常常見， 這些鍍錫零件除應(yīng)具備良好的導(dǎo)電性外， 還 應(yīng)有優(yōu)異的焊接性。但近幾年，筆 者所在單位多次得到客戶反饋， 鍍錫零件存在不掛錫、焊接性較差的現(xiàn)象。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，承擔(dān)的鍍錫零件 有 200 余種，曾出現(xiàn)焊接性差的零件有 10 種，占 5%， 問題相當(dāng) 嚴(yán)重。因此立即開展了工件堿性鍍錫后焊接性差的原因分析。1 工藝流程鍍前處理一鍍銅(CuCN 15 35 g/L,NaCN 20 45 g/L) 水洗2 道一活化(HCI 60 100 g/L)水洗2 道一堿性鍍錫(Na2SnO33H2O20

2、30 g/L , NaOH 10 16 g/L)熱水 洗 (60 100 ° C) 冷 水 洗 硫 酸 中 和 (H2SO4 40 60 g/L) 純水洗 2 道吹干、烘干包裝。鋼件鍍錫按上述流程進(jìn)行， 銅及銅合金零件鍍錫不需進(jìn)行鍍銅和 活化。2 原因分析 從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測六方面對焊接性問題進(jìn)行詳細(xì)分析。(1) 人員方面。操作過程中，操作人員沒有嚴(yán)格按照工藝要求執(zhí) 行，可能會影響鍍錫層焊接性，主要表現(xiàn)為操作人員為省時(shí)、省力， 堿性鍍錫完畢后，不進(jìn)行硫酸中和工序，使零件表面殘留鍍液，造成 鍍錫層污染，影響鍍錫層焊接性。(2) 材料方面。所用化工材料純度不高時(shí)，雜質(zhì)與錫共沉積，造

3、成 鍍錫層雜質(zhì)含量過高，也會影響鍍錫層的焊接性。(3) 工藝方面。對統(tǒng)計(jì)的 10 種問題零件進(jìn)行整理后，發(fā)現(xiàn)焊接 性差的零 件材料均為 H62(Cu 60.5% 63.5%， Zn 余量) 和 HPb59-1(Cu 60.5% 63.5%，Pb0.8% 1.9%，Zn 余量) ，其 他材料(包括紫銅和鋼 )的零件沒有焊接性差的現(xiàn)象。 從 工藝流程看， 銅與銅合金零件的工藝流程完全相同， 前處理后直接鍍錫， 而鋼件鍍 錫前需鍍厚度為2卩m以上的紫銅，并且鍍錫層厚度因零件不同 而各異，因此 當(dāng)零件材料為 H62 和 HPb59-1 時(shí)，中間層和鍍錫層 厚度均可能影響鍍錫層的焊接性。(4) 環(huán)境方面

4、。零件電鍍完畢并非馬上進(jìn)行裝配，因此貯存環(huán)境 和時(shí)間也可能使焊接性降低。(5) 設(shè)備和測量方面。生產(chǎn)過程中用到的設(shè)備、儀器儀表均鑒定 合格，在有效期內(nèi)，對焊接性不會造成影響，焊接性與測量之間的關(guān) 系也不大。因此，焊接性的影響因素主要有： 中間鍍層，鍍錫層厚度， 中和， 化工材料品質(zhì)，以及貯存環(huán)境和時(shí)間。針對上述 5 種原因，通過實(shí) 驗(yàn)使問題再現(xiàn)，以準(zhǔn)確尋找原因。3 實(shí)驗(yàn)過程3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)原因分析，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容確定為六方面：中間鍍層、鍍錫層 厚度、中和、化工材料品質(zhì)、長貯性及最后的焊接性驗(yàn)證。選用H62為 研究對象。3. 1. 1 考察有無中間鍍層的影響從原因分析里不難看出， 銅和鋼件鍍錫后

5、，錫層與紫銅直接接觸， 而銅合金零件鍍錫后，錫鍍層直接與銅合金接觸。因此，針對銅合金 零件材料， 在鍍錫前增加銅鍍層， 并與實(shí)際生產(chǎn)過程中無中間鍍層時(shí) 的情況進(jìn)行對比，考察中間鍍層對焊接性的影響。3. 1. 2 考察鍍錫層厚度的影響 根據(jù)圖紙和標(biāo)準(zhǔn)要求，鍍錫零件的錫層厚度一般控制在2 5 m范圍內(nèi)，試驗(yàn)時(shí)選取鍍層厚度的上限和下限進(jìn)行對 比，考察鍍錫層厚度對焊接性的影響。3.1.3 考察中和的影響在其他參數(shù)和方法均相同的情況下，將零件分成 2 組，一組嚴(yán) 格按照工藝流程進(jìn)行中和工序， 另一組特意省去中和工序， 兩者進(jìn)行 對比，考察中和工序?qū)附有缘挠绊憽?.1.4 考察化工材料品質(zhì)的影響工藝中用

6、到的化工材料主要有錫酸鈉、 氫氧化鈉及陽極錫錠， 均 有原廠合格證，并經(jīng)過入廠驗(yàn)收，符合電鍍級使用標(biāo)準(zhǔn)；但陽極錫錠 必須進(jìn)行二次加工，澆鑄成錫條后不再理化分析，直接投入生產(chǎn)。因 此，對生產(chǎn)使用的兩批錫條進(jìn)行取樣分析。3. 1. 5 考察貯存時(shí)間的影響 主要考察不同工藝狀態(tài)下，貯存時(shí)間對焊接性的影響。3.1.6 焊接性驗(yàn)證通過分析， 找出影響鍍錫層焊接性的因素， 再在不同條件下制成 實(shí)物，最后通過問題再現(xiàn)方式，驗(yàn)證理論分析結(jié)果的正確性，得出影 響因素中的主要因素、次要因素及無關(guān)因素。3.2實(shí)驗(yàn)方法3.2.1方案設(shè)計(jì)考慮到各因素之間的關(guān)聯(lián)性，將分析出的 4種影響因素設(shè)計(jì)成16種試驗(yàn)方案(化工材料品

7、質(zhì)除外)，具體見圖1。(I)麗接鍍惕 ?機(jī)國2或購 “赫磁鮫中？II；珂1)24卅按:談"：/2'梵"二一工二:以二二(2)®W.5pm +鍍徴乙 饑期丄匕 不進(jìn)行屮和厶 俏荷3個(gè)月騎岬接圖1工件鍍錫后焊接性差的原因分析試驗(yàn)方案Figure 1 Experiment scheme for cause analysis on poorweldability of tiirplated workpiece3.2.2方案編碼為消除主觀因素干擾，在焊接性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)之前，先對16種方案進(jìn)行編碼，具體見表1鍍錫 2.0 pm中間鍍層中和不中和 不貯存 貯存3月節(jié)貯存 貯

8、存3月無1111111211211122鍍銅 ZJSpni2111211221212122鍍錫 5.0 pm 中間鍍層中和不中和 不貯存 貯存3月貯存 貯為比月斛X12H121212211MW鍍銅乙5山“22打221222212塑酬叔皿3.2.3焊接性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)1:聘請高級焊工進(jìn)行手工導(dǎo)線焊接性試驗(yàn)，見圖2圖2手工焊接導(dǎo)線試件®Figure 2 Manually welded uii e sampl&i1實(shí)驗(yàn) 2:按照GB/T 16745- 1997金屬覆蓋層產(chǎn)品釬焊性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行焊接性試驗(yàn)，裝置見圖 3I!圖3釬焊性試驗(yàn)裝置Figure 3 Apparatus for

9、sol3.3數(shù)據(jù)分析理化分析結(jié)果表明，錫錠經(jīng)二次加工后所得錫條的錫含量分別為95呀口 98%遠(yuǎn)低于GB/T 2056-2005電鍍用銅、鋅、鎘、鎳、錫陽極板的要求（Sn2中錫含量不低于 99.8%, Sn3中錫含量不 低于 99.5%）。因此，現(xiàn)場使用的兩批錫條不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，電鍍錫層中夾雜了較多異金屬雜質(zhì)。將2種不同的焊接試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯總、分析，并評選出優(yōu)、差。95%以上試驗(yàn)面的焊料覆蓋層附著牢固、光亮、平滑、均勻?yàn)閮?yōu)，反 之為差。具體結(jié)果見表2。表2焊接實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of welding experiment實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2優(yōu)差優(yōu)差11i111121121211211

10、22I2211112112122122212212222222111111I2112121121122122121121121221222122I28222222對表2的實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、整理、分析，見表3、和圖4（圖中的優(yōu)、差是2組不同焊接性實(shí)驗(yàn)結(jié)果之和）表3焊接實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)Table 3 Statistics of welding expei iment results方案-實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2優(yōu)差優(yōu)差中間鍍層無鍍銅層1708鍍銅2.56253錫層乎度鍍錫2.0 pm2617鍍錫5.0 pm5344硫酸中和中和4426不中和3535貯存時(shí)間貯存3個(gè)月442m貯存24 h353IS(a)中間鍍層ID

11、(b)毓戰(zhàn)中枱(a) Intentkxllaie layertb) Neutralization with siiMliiIc add(c)錫層厚度(d)貯存時(shí)間(c) Thickness of tin coating(d) Storage dineTable 4圖4不同因素對錫層焊接性的影響 Effects of different factors on weldability o coating4 結(jié)語(1) 錫條陽極不符合標(biāo)準(zhǔn)要求是導(dǎo)致焊接性差的原因之一。應(yīng)購買符合標(biāo)準(zhǔn)的陽極錫條并直接使用，盡量不要二次加工。若必須進(jìn)行二次加工，則一定要將熔錫爐和模具清洗干凈。(2) 對基體材料為 H62、HPb59-1等黃銅類零件而言，中間 鍍層是影響其焊接性能的主要因素。電鍍錫之前，應(yīng)鍍2.5卩m厚 以上的紫銅為底