一種用于鋁低溫軟釬焊的免清洗固態(tài)助焊劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁及鋁合金軟釬焊用助焊劑，特別是涉及一種用于鋁及鋁合金低 溫軟釬焊的焊后免清洗低腐蝕性固態(tài)助焊劑及其制備方法，該助焊劑可作為多種無鉛成分 焊錫絲內(nèi)芯的助焊劑，用作電子、電器及能源化工領(lǐng)域鋁制換熱器產(chǎn)品軟釬焊材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁及鋁合金的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能與銅接近，但其生產(chǎn)和市場成本不到銅材的三分之 一，因而極具性價比優(yōu)勢，近年來電子和電器工業(yè)領(lǐng)域強烈期望能在電子產(chǎn)品中部分元器 件中的銅用鋁來替代；鋁及鋁合金的表層致密氧化物難以去除，以及單純的鋁及鋁合金無 法與無鉛焊料形成牢固的冶金結(jié)合，現(xiàn)有的鋁軟釬焊技術(shù)無法滿足焊點強度、耐電化學(xué)腐 蝕性能等可靠性的要求。
[0003] 根據(jù)生產(chǎn)工藝，使用環(huán)境要求，鋁軟釬焊劑的設(shè)計應(yīng)滿足幾點：
[0004] 1)高活性：鋁及鋁合金的低溫軟釬焊助焊劑活性不足長期限制其廣泛應(yīng)用；
[0005] 2)拉絲工藝特性：現(xiàn)有的拉絲工藝要求助焊劑在110±5°C下有較好的流動性，無 分層、混合不均等現(xiàn)象，同時在70?80°C時能夠固化；
[0006] 3)焊后殘留無腐蝕性：免清洗鋁助焊劑要求焊后殘留無腐蝕性；
[0007] 4)焊點可靠性高：焊點在應(yīng)用環(huán)境下的耐電化學(xué)腐蝕性能影響其服役壽命；
[0008] 5)其它：焊接時煙霧刺激性弱、飛濺小，助焊劑儲存穩(wěn)定性高。
[0009] 目前研制的鋁用軟釬焊劑主要集中在有機軟釬劑，典型成分是將氟化銨、氯化銨、 氟硼酸銨等溶解到有機胺中制成溶液，比較典型的有張啟運、莊鴻濤編著的《釬焊手冊》（機 械工業(yè)出版社，1998年11月）中提到的有機型軟釬焊劑如下：三乙醇胺62 %，乙醇胺20 %， 氟硼酸鋅8%，氟硼酸亞錫5%及氟硼酸銨4% ;這種有機型軟釬焊劑在常溫下呈粘稠狀，活 性低，焊接溫度高，焊后殘留物腐蝕焊點，因有大量的無機銨，焊接過程中產(chǎn)生刺激性氣味。 [0010][0011] 公告號為CN101474699B，名稱為"鋁及鋁合金的超聲波軟釬焊方法"的發(fā)明專利， 可實現(xiàn)釬料在230°C?260°C焊接溫度下使釬料與鋁及鋁合金形成焊接接頭，但該方法需 要額外的加熱和超聲波焊接設(shè)備，很大程度上限制了該方法的應(yīng)用。
[0012] 公告號為CN102922178A，名稱為"一種免清洗液體鋁助焊劑及制備方法"的發(fā)明專 利申請的鋁助焊劑中含有三乙醇胺的氟化物，其具有惡臭性氣味，同時該助焊劑為液態(tài)，不 適用于焊錫絲的制備和生產(chǎn)。
[0013] 公告號為CN10244493B，名稱為"一種包含助焊劑的鋁合金無鉛焊絲及其助焊劑 的制備方法"的發(fā)明專利涉及的助焊劑主要由以下物質(zhì)的質(zhì)量百分比組成：有機羧酸及衍 生物活性劑10%?20%，高沸點溶劑10%?15%，氟碳表面活性劑0. 1 %?2%，緩蝕劑 0. 1%?0.4%，水溶性樹脂40%?50%，以及異丙醇、乙醇、去離子水作溶劑；該助焊劑含 有的對鋁軟釬焊潤濕不良的水溶性樹脂比重較大，還以乙醇、水等低沸點物質(zhì)作為溶劑，其 釬焊時的潤濕性不好，且助焊劑飛濺大，不適合用于制備和生產(chǎn)鋁軟釬焊錫絲。
[0014] 公告號為CN101412168B，名稱為"一種鋁釬焊焊錫絲芯用助焊劑及其制備方法"的 發(fā)明專利涉及的鋁用助焊劑主要由以下物質(zhì)的重量百分比組成：改性松香14%?28%，氟 硼酸銨12 %?24 %，有機胺38 %?56 %，鋅源4 %?10 %，亞錫鹽0. 5 %?8 %，氟表面活 性劑0. 1%?2%，該助焊劑以改性松香作為固化添加物，對助焊劑的活性有消極作用，同 時其中大量使用的氟硼酸銨有強刺激性氣味，焊后殘留物具有腐蝕性，不利于助焊劑的大 量使用，以及強吸潮性使該助焊劑難以長期保存。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明在旨在克服現(xiàn)有鋁軟釬焊劑低溫活性不足、焊后殘留物具有腐蝕性以及焊 點耐電化學(xué)腐蝕性能不佳等技術(shù)缺陷，提供用于鋁低溫軟釬焊的免清洗固態(tài)助焊劑及制備 方法，其常溫下能保持固態(tài)、低吸潮性，制備的含芯焊錫絲具有低溫焊接上錫速度快、飛濺 小、焊后殘留物無腐蝕，焊點耐電化學(xué)腐蝕性能達到30h以上等特點。
[0016] 本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0017] 一種用于鋁低溫軟釬焊的免清洗固態(tài)助焊劑，以重量百分比計算，其原料組成 為：
【主權(quán)項】
1. 一種用于鋁低溫軟釬焊的免清洗固態(tài)助焊劑，其特征在于，以重量百分比計算，該免 清洗固態(tài)助焊劑的原料組成為： 金屬成膜劑 6.5?18% 有機載體 5~10% 緩蝕劑 0.1~0.8% 去膜活性劑 余量 所述去膜活性劑為有機胺與酸的復(fù)合鹽，其中，有機胺為乙醇胺、二乙醇胺、乙二胺、 三乙醇胺、三乙胺、三乙烯四胺、3 -丙醇胺、聚乙烯亞胺、羥乙基乙二胺、羥二乙基乙二胺、 N，N-二甲基羥胺、N，N-二乙基羥胺、N，N-二甲基乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺中的一種或 多種，所述的酸為已二酸、戊二酸、葵二酸、氟硼酸、氫氟酸、硬脂酸、氨基酸或水楊酸； 所述金屬成膜劑為錫化合物和鋅化合物中的一種或者多種； 所述有機載體為聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙 二醇8000、聚乙二醇10000、聚異丁烯、松香酸甘油酯、硬脂酸甘油酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、 OP- 10和甲氧基聚乙二醇中的一種或多種； 所述緩蝕劑為苯并三氮唑、咪唑啉、吡嗪類和改性肌醇六磷酸酯有機物中的一種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋁低溫軟釬焊的免清洗固態(tài)助焊劑，其特征在于，所述 錫化合物為氧化錫、氟化錫、氧化亞錫、氟化亞錫、氟硼酸亞錫、氯化亞錫、二甲基錫和辛酸 亞錫中的一種或多種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋁低溫軟釬焊的免清洗固態(tài)助焊劑，其特征在于，所述 鋅化合物為乙酸鋅、硬脂酸鋅、硫化鋅、硫酸鋅、氟硼酸鋅、氟化鋅、氧化鋅、碳酸鋅、氯化鋅 和溴化鋅中的一種或多種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋁低溫軟釬焊的免清洗固態(tài)助焊劑，其特征在于，所述 去膜活性劑通過如下方法制備：以重量比計，將有機胺與酒精按1:1?1:5配置有機胺酒精 溶液，將酸與酒精按1:1?1:5配置酸酒精溶液；將配置的酸酒精溶液逐步加入至有機胺酒 精溶液中，直至溶液pH調(diào)整為5?8,靜置24?48h待其完全反應(yīng)；將配置好的混合酒精 溶液在攪拌和加熱至135±5°C條件下去除酒精和水分，冷卻到室溫，得到有機胺酸鹽的固 態(tài)結(jié)晶物。
5. 權(quán)利要求1 -4任一項所述的用于鋁低溫軟釬焊的免清洗固態(tài)助焊劑的制備方法，其 特征在于包括如下步驟： 1) 以重量比計，將有機胺與酒精按1:1?1:5配置有機胺酒精溶液，將酸與酒精按 1:1?1:5配置酸酒精溶液； 2) 將步驟1)配置的酸酒精溶液逐步加入至有機胺酒精溶液中，直至溶液pH值調(diào)整為 5?8,靜置24?48h待其完全反應(yīng)； 3) 將步驟2)配置好的混合酒精溶液在攪拌和加熱條件下去除酒精和水分，冷卻到室 溫，得到有機胺酸鹽的固態(tài)結(jié)晶物； 4) 將步驟3)得到的有機胺酸鹽的固態(tài)結(jié)晶物置于反應(yīng)釜中，加熱并保持加熱溫度 105?115°C，直至有機胺酸鹽的固態(tài)結(jié)晶物全部熔融； 5) 將金屬成膜劑加入到熔融的有機胺酸鹽中，以80r/min?200r/min持續(xù)攪拌40? 50min直至混合均勻； 6) 將有機載體和緩蝕劑加入到步驟5)的熔融物中，加熱并保持加熱溫度90?95°C， 以60r/min?90r/min的速度繼續(xù)攬拌20?30min; 7) 將步驟6)所得混合物冷卻到室溫，得到用于鋁低溫軟釬焊的免清洗固態(tài)助焊劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于鋁低溫軟釬焊的免清洗固態(tài)助焊劑的制備方法，其特征 在于，所述的在攪拌和加熱條件下去除酒精和水分的攪拌速度為60r/min?90r/min，加熱 溫度為135±5°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于鋁低溫軟釬焊的免清洗固態(tài)助焊劑及制備方法。以重量百分比計算，該免清洗固態(tài)助焊劑的原料組成為：金屬成膜劑6.5～18％，有機載體5～10％，緩蝕劑0.1～0.8％，余量去膜活性劑。所述去膜活性劑為有機胺與酸的復(fù)合鹽；本發(fā)明免清洗固態(tài)助焊劑用適用于制備芯內(nèi)含固態(tài)助焊劑的無鉛焊錫絲，可用于自動焊、手工烙鐵焊或火焰噴焊。采用本發(fā)明助焊劑制備的含芯焊錫絲具有上錫速度快、飛濺小、無刺激性煙霧，以及焊后殘留物無腐蝕性、焊點耐電化學(xué)腐蝕性能優(yōu)異、接頭服役時間長的特點；適用于鍍鋁層電路板、鋁焊腳電子元器件組裝焊以及用于鋁電纜線、鋁制散熱器、鋁制熱交換設(shè)備的釬焊。
【IPC分類】B23K35-363, B23K35-40
【公開號】CN104607826
【申請?zhí)枴緾N201410752119
【發(fā)明人】張新平, 周立兵, 周敏波
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月9日