钎料无害化与高效钎焊技术及应用.doc

钎料无害化与高效钎焊技术及应用1 项目名称：钎料无害化与高效钎焊技术及应用2 推荐单位（专家）意见钎焊是现代工业制造的关键技术，涉及机械、冶金、材料、力学、电子等多个学科，存在大量的技术创新和科学前沿问题，是我国先进制造技术升级的重要支撑，在航空航天、机械制造、电机电气、空调制冷、电力电子等支柱产业中应用广泛。我国是钎焊应用世界第一大国和最大的钎料出口国，但传统钎焊存在危害健康、污染环境、能耗高、效率低、接头可靠性较差等问题。郑州机械研究所牵头组建钎焊技术产学研用协同创新联盟，针对以上问题开展关键共性技术攻关和应用，历时12年，取得重大突破。一、自主研发了速流性和高强韧无害钎料，性能优于国内外传统钎料。二、创制了钎料/钎剂复合的锌基、铝基、银基、铜基减排型钎焊材料，填补了国内空白，显著减轻了环境污染。三、首创了钎焊过程中原位合成钎料的方法，解决高强钎料的成形难题，实现了对钎缝成分的柔性调控。四、开发了振动辅助钎焊、温度梯度控制钎焊、间接加热钎焊、脉冲加热钎焊、导磁体驱流钎焊、复合热源钎焊等新型钎焊技术，解决了传统钎焊的效率低、排放高、能效低和可靠性差的问题。项目成果得到广泛应用，经济和社会效益显著，引领了行业技术进步，两次获我省科技进步一等奖。该项目推荐材料有效，符合填写要求，已在相关网站公示，符合国家科学技术进步奖授奖条件，建议推荐2016年度国家科技进步一等奖。推荐单位：河南省科学技术厅3 项目简介钎焊是现代工业制造的关键技术，涉及机械、冶金、材料、力学、电子等多个学科，是我国先进制造技术升级的重要支撑，从海洋到空间、从民用产品到军用装备，都离不开钎焊制造。我国是钎焊应用世界第一大国，但传统钎焊存在危害健康、污染环境、能耗高、效率低、接头可靠性较差等问题。钎焊接头质量问题诱发的重大事故屡有发生，如亚航QZ8501客机、鑫诺二号卫星事故均由钎焊接头失效导致。开展钎料无害化及高效高可靠钎焊技术研究至关重要。为实现钎料无害化及高效高可靠钎焊，开发无害钎料、复合钎料及新型钎焊工艺是行业未来发展的必然趋势。但传统无害钎料存在熔点高、流动性差、加工性差、成本高等技术瓶颈；钎焊生产存在适应性差、自动化程度低、有害物排放严重、接头缺欠难以控制等系列技术难题。主要科技创新如下：1、高性能无害钎料研发：通过多元素复合合金化替代镉，研发了系列无镉钎料，综合性能优于国内外同类产品。2、复合钎料集成创新：通过钎料-钎剂复合，创制了药芯钎料、药皮钎料等减排型复合钎料，首创的无缝药芯锌铝钎料填补了国内外空白。采用复合型钎料缩小了人为因素影响、降低了劳动强度、支撑了钎焊自动化需求，大大减轻了环境压力。3、钎料成分柔性调控：应用金属颗粒芯钎料和表面覆锡复合焊条在钎焊过程中原位合成高强无害钎料，取代复杂、高能耗的加工流程，解决了高强钎料加工难题，破解了高锡银钎料无法制造的困局。4、高效高可靠钎焊工艺集成开发：开发了机械振动辅助钎焊、温度梯度控制钎焊和脉冲加热钎焊等高可靠钎焊技术，有效去除了钎缝缺欠，提高了钎缝致密度和钎着率；开发了导磁体驱流钎焊、复合热源钎焊等高效钎焊技术。项目开发的无害钎料已推广到21个行业，促使国内钎料产业升级。为绿色制造提供了关键支撑。项目授权专利36件，发表论文93篇。获得省部级科技进步奖多项。项目产品“无毒绿色钎料及焊剂”已列入我国“四基”规划、“面向绿色制造的粉状钎料”被列入国家火炬计划。4 客观评价检测机构评价：通标标准技术服务有限公司（SGS）检测表明：项目产品的镉等有害物质远低于RoHS指令的限定值，属于无害产品。国家金属制品质量监督检验中心检测机构检测表明：项目产品综合性能优于国外产品。项目验收评价：验收意见评价：“课题开发的高强韧中低温洁净钎料，应用于高质量连接，提高了钎焊接头的可靠性”；“项目首创了无缝形态的自钎铝钎料，性能达到国际领先水平”。项目鉴定评价：主要鉴定意见有：建立了“洁净”钎料表征体系，将钎焊工艺性评价规范由从传统的质量-面积评价扩展为质量-面积-时间评价；形成了钎焊接头缺欠国家标准；针对硬质合金工具、金刚石钻头等行业的无镉钎料提高了钎焊接头的强度；针对白色家电、灯饰等行业的无镉钎料的工艺性能显著提高；洁净钎料的主要性能优于国内外同类产品。科技奖励评价：项目已获省部级科技奖励多项。用户评价：用户评价：2006年欧盟实施RoHS指令形成了绿色贸易保护，在破解技术壁垒、拓展欧美市场过程中，无镉钎料发挥了重要作用。5 推广应用情况自2001年项目实施以来，研究成果已得到广泛的推广应用。项目成果在2006年欧盟全面实施RoHS指令后全面推广应用至石油钻探、煤炭开采、轨道运输、冶金设备、汽车制造、光伏热电、电子通讯、医疗器械、电机制造、木石材加工、空调制冷、光学仪器等关乎国民经济和民生的21个行业。项目成果至今已推广到国内外多家企业，遍布国内的32个省市自治区以及德国、加拿大、日本、南非、印度、越南等国家。已实现累计销售收入73亿元，支撑上万亿产业的发展。6 主要知识产权证明目录类别知识产权具体名称国家授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利一种高强韧无镉银钎料及其制备方法中国ZL200910172415.62011.06.29802252郑州机械研究所龙伟民；程亚芳；钟素娟；于新泉；朱坤；潘建军；裴夤崟；杨继东；黄成志发明专利金属颗粒增强药芯铝焊丝中国ZL201210523509.52015.03.041598219郑州机械研究所龙伟民；吕登峰；张青科；马佳；鲍丽；沈元勋；马力；黄俊兰；薛行雁；钟素娟；朱坤发明专利一种高锡银基焊条中国ZL201310443997.32015.08.191765139郑州机械研究所龙伟民；张冠星；裴夤崟；钟素娟；张强；马佳；樊江磊；鲍丽；王洋；赵建昌；黄小勇发明专利预设温度梯度的浸渍钎焊方法中国ZL201210511965.82014.12.311556044郑州机械研究所龙伟民；樊江磊；马佳；鲍丽；沈元勋；张青科；郭艳红；李涛；钟素娟；刘文明；张强发明专利含热敏元件的壳体封装的间接加热钎焊方法中国ZL201010528022.72012.05.09942810哈尔滨工业大学何鹏；杭春进；林铁松；宋昌宝发明专利用于焊接铝铜构件的自钎钎料的制备方法中国ZL201210511288.X 2015.03.041598318郑州机械研究所龙伟民；黄俊兰；鲍丽；钟素娟；沈元勋；孙华为；朱坤；张强；程亚芳；潘建军；黄成志7 主要完成人情况主要完成人龙伟民、何 鹏、钟素娟、薛松柏、吴铭方、朱 坤、薛 鹏、顾小龙、金李梅、顾立勇、林铁松、鲍 丽、裴夤崟、马 佳、张青科主要完成单位郑州机械研究所、哈尔滨工业大学、江苏科技大学、南京航空航天大学、杭州华光焊接新材料股份有限公司、浙江亚通焊材有限公司、常熟市华银焊料有限公司8 完成人合作关系说明项目由龙伟民担任组长，统筹规划项目，分为四个研发方向，专人负责。“高性能无害化钎料研发”由龙伟民、薛松柏负责，郑机所钟素娟、朱坤、鲍丽、张青科等、南航薛鹏等、华银顾立勇等参与。共同取得成果有PCT专利1件、国家发明专利10件、实用新型专利2件，学术论文16篇。获2012年度河南省科技进步一等奖、中国机械工程学会第三届绿色制造科学技术进步奖。“无害钎料柔性制造技术及产业化”由何鹏、朱坤负责，薛松柏、薛鹏、金李梅、林铁松、马佳等参与。共同取得国家发明专利5件，实用新型专利1件，学术论文12篇。获河南省科学技术进步奖一等奖。“高效高可靠焊接技术”由吴铭方、钟素娟负责，龙伟民、裴夤崟、马佳、何鹏