Электролизер для получения порошка припоев
ELECTROLYSER FOR SOLDER POWDER MANUFACTURING

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для производства паяльных паст.
Известен способ [1] получения порошков в электролизере с межэлектродным зазором 0,1-0,3 мм, напряжением 40-60в с подачей в зазор воды в качестве электролита. Недостаток способа в неравномерности эрозии электродов, снижающей качество порошка особенно для припоев, которые легко оплавляются от температуры эрозии.
Известен также электролизер [2], для получения порошков, принятый за прототип. В электролизере катод в виде заостренных элементов, изолированных диэлектриком, опущенных в электролит из кислого медного купороса с подачей тока 4а и выделением на дне порошка. Недостатком электролизера является загрязнение порошка продуктами осыпания анода, а также высокое разбавление порошка электролитом, что требует операции отделения порошка от электролита и сушки. Это ведет к окислению порошка, снижению качества для использования в пастах. Чем более дисперсный получается порошок во время приготовления, любой контакт порошка с воздухом в течение нескольких минут сопровождается адсорбцией кислорода воздуха поверхностью порошка, ведет к окислению поверхности и снижает растекаемость оплавляемой пасты.
Цель изобретения - предложить электролизер, обеспечивающий получение дисперсного порошка припоя в виде суспензии в органической жидкости как компонента паяльной пасты.
Поставленная цель достигается тем, что в полости анода, выполненного в виде кольцевого цилиндра, соосно помещен катод в виде пакета электроизолированных игл, направленных на поверхность анода, разделен диафрагмой от анода и размещен над емкостью для порошка.
Существенными признаками заявляемого электролизера является то, что анод выполнен в виде кольцевого цилиндра из материала припоя. В полости анода соосно помещен катод в виде пакета электроизолированных игл, направленных на поверхность анода. Кроме того, анод разделен от катода диафрагмой и размещен над емкостью для суспензии порошка.
Технический результат предлагаемого изобретения выражается в том, что электролизер обеспечивает получение суспензии малоокисленного дисперсного порошка припоя для получения пасты паяльной.
Указанный технический результат достигается тем, что в полости анода, выполненного в виде кольцевого цилиндра, соосно помещен катод в виде пакета электроизолированных игл, направленных на поверхность анода. Это позволяет минимизировать зазор между анодом и иглами катода для снижения напряжения, стабилизировать растворение припоя анода и обеспечить стабильность получения дисперсности порошка.
Разделение анода диафрагмой от катода и размещение катода над емкостью для суспензии порошка позволяет не допустить загрязнение порошка продуктами осыпания с анода не контролируемых зерен.
Совокупность указанных признаков обеспечивает возможность получения суспензии малоокисленного порошка с высокой дисперсностью и его использования в получении пасты паяльной с высокой растекаемостью.
Изобретение поясняется на чертеже в общем виде электролизера. Электролизер состоит из анодной ванны 1, катода 2 из пакета остроконечных игл 3 и анода 4 в виде кольцевого цилиндра. Катод 2 отделен от анода 4 в катодное отделение 5 с помощью диафрагмы 6 из кварцевой ткани. Под катодом 2 в катодном отделении 5 помещена емкость для порошка 7. Диафрагма 6 закреплена хомутом 8 на емкости порошка 7 и на катоде 2 с образованием отверстия 9. Анод 4 закреплен на крышке ванны 1 с окном 10. Катод 2 выполнен из остроконечных игл 3, изолированных между собой мастикой ВГО-1, свернутых кварцевой тканью 11 в пакет и соединенных в единый токоподвод.
Электролизер работает следующим образом:
Приготовленный электролит заливают в катодное отделение 5 электролизной ванны 1 через отверстие 9 до отмеченного уровня, покрывающего иглы 3 и катод 2. Затем электролит заливают в анодную ванну 1 через окно 10 до отмеченного уровня. Катодное отделение 5 отделено от анода 4 диафрагмой 6. К контактам катода и анода подается напряжение постоянного тока. Олово и свинец из анода 4 ионизируются, переходят в электролит и диффундируют к катоду 2 через проницаемую для ионов диафрагму 6. На остриях игл 3 катода 2 ионы олова и свинца разряжаются и по мере накопления кристаллов сплава обрываются и осаждаются в емкость 7. После повышения напряжения и снижения силы тока отключают напряжение, освобождают зажим 8, извлекают катод 2 и разгружают емкость с порошком 7 в виде суспензии пасты порошка. Выполнение анода 4 в виде полого кольцевого цилиндра позволяет соосно разместить катод 2 в полости анода 4 и установить направление остриев катода на поверхность анода. Это позволяет минимизировать зазор между анодом 4 и катодом 3 для снижения напряжения, стабилизировать растворение анода и достигать качества дисперсности порошка.
Разделение анода 4 от катода 2 диафрагмой 6 в электролизной ванне 1 и размещение под катодом емкости (4) предотвращает загрязнение порошка продуктами разрушения (окисления) анода и тем самым обеспечивает качество порошка.
Электролизер позволяет полностью исключить на всех этапах контакт порошка с воздухом и возможность использования суспензии порошка высокой дисперсностью, пригодной в паяльной пасте. Размер частиц порошка 30-80 мкм.
Получаемая суспензия пороша припоя в электролизере с электролитом из раствора органических солей металлов припоя в органической жидкости (как компоненте флюса) используется для приготовления паяльной пасты при полном отсутствии условий окисления. Это позволяет после добавления загустителя (канифоль) получать пасту паяльную с дисперсным малоокисленным порошком с повышенной растекаемостью.
Пример: В катодное отделение электролизера заливают 150 г электролита из раствора 2% стеарата олова и 1,2% стеарата свинца в этиленгликоле, а затем 250 г такого электролита в анодное отделение. На контакты анода и катода подают постоянный ток 2А. Через 8 часов электролиза отключают ток, снимают катод и разгружают емкость с суспензией порошка. После отстоя электролит декантируют и получают сгущенную суспензию (пасту) порошка, которая содержит 4% электролита. Пасту порошка используют для получения паяльной пасты. Для этого вмешивают 5% по весу насыщенный раствор канифоли в этиленгликоле. Порошок в пасте имеет размер частиц 30-80 мкм.
Пасту испытывали в сравнении с пастой ПП-3. Навеска 0,2 г пасты наносилась на медную фольгу, прогревалась до температуры 200 град для оплавления, замерялась площадь растекания. Площадь растекания на 30% выше, чем паяльной пасты ПП3, что свидетельствует о его малоокисленности.
Предлагаемый электролизер позволяет получать порошок припоя с высокой однородностью дисперсного состава для производства паяльных паст.
Список аналогов
1. Авт. св. СССР №544510; B22F 9/00; 1977 г.
2. Пат. России №2483143; B22F 9/04; 2011 г.