工件堿性鍍錫后焊接性差的原因分析報告

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，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(Na2SnO3-3H2O 20 30 g/L , N

2、aOH 10 16 g/L)熱水 洗(60 100° C)冷水洗一硫酸中和(H2SO4 40 60 g/L)純水洗2 道一吹干、烘干一包裝。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、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，雜質(zhì)與錫共沉積，造成 鍍錫層雜質(zhì)含量過高，也會影響鍍錫層的焊接

3、性。(3) 工藝方面。對統(tǒng)計的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，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。零件電鍍完畢并非馬上進(jìn)行裝配，因此貯存環(huán)境和時間也可能使焊接性降低

4、。(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，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)境和時間。針對上述 5種原因，通過實 驗使問題再現(xiàn)，以準(zhǔn)確尋找原因。3 實驗過程3.1實驗容根據(jù)原因分析，將實驗容確定為六方面：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，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

5、料，在鍍錫前增加銅鍍層，并與實際生產(chǎn)過程中無中間鍍層時 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圍，試驗時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)過入廠驗收，符合電鍍級使用標(biāo)準(zhǔn)；但陽極錫錠

6、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考察貯存時間的影響主要考察不同工藝狀態(tài)下，貯存時間對焊接性的影響。3.1.6焊接性驗證通過分析，找出影響鍍錫層焊接性的因素，再在不同條件下制成實物，最后通過問題再現(xiàn)方式，驗證理論分析結(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實驗方法3.2.1方案設(shè)計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)計成16種試驗方案（化工材料品質(zhì)除外），具體見圖1。械槪5 Jim 4戦鐲山 5 .0 pm*進(jìn)行屮和z_丄口）儲曲3個月后堺櫻圖1工件鍍錫后焊接性差的原因分析試

7、驗方案Figure 1 Experiment scheme for cans? analysis on poorweldability of tin-plated workpiece3.2.2方案編碼為消除主觀因素干擾，在焊接性驗證實驗之前，先對16種方案進(jìn)行編碼，具體見表1。表1鍍錫工件焊接實驗方案編碼2出趴佝Table 1 Coding of welding experiment sclienies for tin-platedworkpiece中間鍍層中和不中和不貯存貯存3月不貯存貯存3月無鍍銅2.5 imi11112111111221121121 11222121 2122鍍錫5.0

8、pm中間鍍層中和不中和不貯存 貯存3月 不貯存 無121112121221鍍2.5 uni221122122221鍍錫2.0 pm3.2.3焊接性驗證實驗1:聘請高級焊工進(jìn)行手工導(dǎo)線焊接性試驗，見圖2圖2手工焊接導(dǎo)線試件 Figure 2 Manuallywire實驗 2:按照GB/T 16745- 1997金屬覆蓋層產(chǎn)品釬焊性的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法進(jìn)行焊接性試驗，裝置見圖 3Figure 3 Apprii ahis for ioldei-3.3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

9、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種不同的焊接試驗結(jié)果進(jìn)行匯總、分析，并評選出優(yōu)、差。95%以上試驗面的焊料覆蓋層附著牢固、光亮、平滑、均勻為優(yōu)，反 之為差。具體結(jié)果見表2。表2焊接實蹩結(jié)果Table 2 Results of welding expprinieiit實驗1實驗2St * s111111121121ZI121122122111121121221222122122222221111111Z11212112112212212112112122122212212!'

10、; V!8222222對表2的實驗情況進(jìn)行統(tǒng)計、整理、分析，見表3、和圖4（圖中的優(yōu)、差是2組不同焊接性實驗結(jié)果之和）。表3焊接實驗結(jié)果統(tǒng)計Table 3 Statistics of welding experiment results實驗1實驗2力茶優(yōu)差優(yōu)差中間鍍層無鍍銅層L708鍍銅2.6 um6253錫層卩度鍍錫2.0 pm26I7鍍錫5 0 pm5344硫酸屮和中和4426不中和3535貯存時間貯存3個月442貯存24 h353(a)中閻鍍層(a Intermediate layer10G 4 Z SS中和平中和(b)(bi Neutralization with sulfuric a

11、cidJ)(c)錫層厚應(yīng)(l ) Thickness of Un toaUngiBr IFSI *(d)貯存時間id) Storage lime! I - r7H 10圖不同因素對銀層焊接性的影響Table 4Effects of different factors on wekhbility ocoati tng4 結(jié)語(1) 錫條陽極不符合標(biāo)準(zhǔn)要導(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