一種光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焊料及其制備方法，具體涉及一種光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏焊帶是光伏組件生產(chǎn)的關(guān)鍵原材料，在電池片之間起導(dǎo)通連接的作用，其可靠性在很大程度上決定了光伏組件的壽命。
[0003]目前，由于無鉛焊料在抗腐蝕性、抗疲勞性能等可靠性方面與含鉛焊料存在明顯的性能差異，導(dǎo)致光伏組件的無鉛化應(yīng)用受到極大限制。同時(shí)，材料的焊接工藝性又決定了組件生產(chǎn)的效率和成品率，因此要求降低焊接溫度，這對(duì)焊料的熔點(diǎn)提出了新的要求。
[0004]中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?01210494897.9)提出了一種低熔點(diǎn)無鉛焊料合金，含有Bi:10%?30%、Ag:2.2%?3.0 %、In:0.5%?1.0 %、P:0.004%?0.008%，其余為錫。但焊料的熔點(diǎn)在170°C?200°C左右，因此任不能滿足低溫焊接要求。中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?01310345021.2)公開了一種含鈷Sn-Bi系高強(qiáng)度無鉛低溫焊料，含有54%?58%的B1、0.5%?4.0% 的 Ag、。.I ?1.0% 的 Cu、0.005%?0.08% 的 Co、0.002%?0.1% 的 P 和余量為Sn。該專利通過Co、Ag等元素提高了合金潤(rùn)濕力和強(qiáng)度，但未涉及材料的抗腐蝕性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料及其制備方法，從而降低熔點(diǎn)的同時(shí)達(dá)到了提高光伏焊帶焊料涂覆層表面耐腐蝕的目的。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，本發(fā)明提供一種光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料，所述焊料含有以下重量百分比的各組分:55?60%的Bi，O?0.01%的Sb，O?0.0005%的Al，O?0.0005%的Zn，
余量為錫。
[0008]本發(fā)明的光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料，通過控制關(guān)鍵成分Bi (鉍)的含量，經(jīng)測(cè)定熔點(diǎn)接近139°C，固液相溫差僅為12°C左右，在浸焊等冷卻速率較快的焊接工藝中可以有效避免偏析現(xiàn)象；并且控制雜質(zhì)Sb、Al和Zn的低含量，使得焊料不僅熔點(diǎn)低，而且其耐腐蝕性也很強(qiáng)。
[0009]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可作出如下改進(jìn):
[0010]作為優(yōu)選的方案，所述Bi的重量百分比含量為:59?60%。
[0011]采用上述優(yōu)選的方案，由于鉍元素的熱縮冷漲的特性，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定當(dāng)Bi含量略高于共晶點(diǎn)成分(即59%?60%)時(shí)有助于改善光伏焊帶表面局部收縮現(xiàn)象，提高表面光潔度并進(jìn)一步改善其耐腐蝕性能。
[0012]作為優(yōu)選的方案，所述Sb的重量百分比含量為:0?0.003%。
[0013]本發(fā)明的光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料可通過多種方法來實(shí)現(xiàn)，例如可通過以下的制備方法來實(shí)現(xiàn)。
[0014]另一方面，本發(fā)明還提供一種本發(fā)明的光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料的制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0015]I)將適量的錫和鉍混合加熱至280-300°C，獲得混合熔體；
[0016]2)再加入適量氯化鉍覆蓋所述混合熔體表面，然后經(jīng)保溫并攪拌15-20分鐘后降溫至180°C以下，得到熔融焊料；
[0017]3)最后將所述熔融焊料通過多孔碳過濾，再將過濾后的熔融焊料澆鑄，即得。
[0018]本發(fā)明的光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料的制備方法，通過控制溫度和具體操作時(shí)間，BiCl2(氯化鉍)加熱至熔融態(tài)可置換焊料中的銻，形成的高熔點(diǎn)氯化物，采用的多孔碳過濾材料可吸附細(xì)小的氯化銻生成物，經(jīng)過濾可有效分離，可將制備的焊料中的銻含量控制的比較低，例如可控制在10ppm以下，從而獲得耐腐蝕好的低熔點(diǎn)焊料合金。
[0019]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可作出如下改進(jìn):
[0020]作為優(yōu)選的方案，在步驟3)中，將所述熔融焊料通過多孔碳進(jìn)行過濾后，還包括以下步驟:將所述熔融焊料溫度降低至150-155Γ，將一氧化碳通入熔融焊料底部并保持30-40分鐘以還原氧化的鋁和鋅，最后將浮于所述熔融焊料表面的渣系清除。
[0021]采用上述優(yōu)選的方案，通過控制工藝中具體的溫度和還原時(shí)間，鋁和鋅易于生成氧化物，但難以與焊料成分分離，經(jīng)一氧化碳還原后，鋁、鋅與氣體形成多相混合的泡沫渣，便于分離去除，可將制備的焊料中的鋁和鋅含量控制的比較低，例如可控制在5ppm以下，從而獲得耐腐蝕好的低熔點(diǎn)焊料合金。
[0022]作為優(yōu)選的方案，所述熔融焊料溫度降低至150°C。
[0023]作為優(yōu)選的方案，在步驟I)中，將適量的錫和鉍混合加熱至300°C。
[0024]作為優(yōu)選的方案，在步驟2)中，攪拌15分鐘。
[0025]作為優(yōu)選的方案，在步驟2)中，所述混合熔體和氯化鉍的質(zhì)量比為20: 10
[0026]作為優(yōu)選的方案，在步驟3)中，將所述熔融焊料通過多孔碳過濾3-8次。
[0027]作為優(yōu)選的方案，在步驟3)中，將所述熔融焊料導(dǎo)入覆蓋有多孔碳過濾層的石墨坩禍中過濾。
【附圖說明】
[0028]圖1a為本發(fā)明實(shí)施例1制備的焊料的熔點(diǎn)測(cè)試圖；
[0029]圖1b為本發(fā)明實(shí)施例2制備的焊料的熔點(diǎn)測(cè)試圖；
[0030]圖1c為本發(fā)明實(shí)施例5制備的焊料的熔點(diǎn)測(cè)試圖；
[0031]圖1d為本發(fā)明對(duì)比例I制備的焊料的熔點(diǎn)測(cè)試圖；
[0032]圖2a為本發(fā)明的實(shí)施例1制得的焊料的電鏡結(jié)果圖；
[0033]圖2b為本發(fā)明的實(shí)施例2制得的焊料的電鏡結(jié)果圖；
[0034]圖3a為本發(fā)明對(duì)比例I制備的焊料制成焊帶后焊帶表面的耐腐蝕結(jié)果；
[0035]圖3b為本發(fā)明實(shí)施例1制備的焊料制成焊帶后焊帶表面的耐腐蝕結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不因此限制本發(fā)明的范圍。
[0037]除非特別指明，以下實(shí)施例中所用的試劑均可從正規(guī)渠道商購獲得。
[0038]實(shí)施例1
[0039]熔煉時(shí)首先將適量的純錫(99.95% )和純鉍(99.95% )混合加熱至300°C混合熔體，然后加入氯化鉍粉末覆蓋混合熔體表面(混合熔體質(zhì)量與氯化鉍質(zhì)量比為20: I)經(jīng)保溫并攪拌15分鐘后降溫至170°C獲得熔融焊料，再將熔融焊料倒入覆蓋多孔碳過濾層(厚度為2毫米)的石墨坩禍，并將石墨坩禍中的熔體反復(fù)過濾3次。將過濾后熔融焊料降低溫度至150°C，從焊料底部通入一氧化碳并保持30分鐘，最后將浮于熔體表面的渣系清除澆鑄，即得成品。經(jīng)火花直讀光譜及化學(xué)法分析(參見:國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10574.1?13《錫鉛焊料化學(xué)分析方法》)，該工藝制備的焊料鉍含量為質(zhì)量百分比58%，其余為雜質(zhì)元素和錫，雜質(zhì)元素中含量鋪(Sb)為98ppm、招為4.9ppm、鋅為4.7ppm。
[0040]然后經(jīng)差掃描熱量計(jì)測(cè)試該焊料的熔點(diǎn)曲線，結(jié)果如圖1a所示，該焊料熔點(diǎn)接近139°C，固液相溫差僅為11°C左右。
[0041]并將該實(shí)施例制備的焊料制成焊帶。
[0042]實(shí)施例2
[0043]熔煉時(shí)首先將適量的純錫(99.95% )和純鉍(99.95% )混合加熱至280°C混合熔體，然后加入氯化鉍粉末覆蓋熔體表面(混合熔體質(zhì)量與氯化鉍質(zhì)量比為20: I)經(jīng)保溫并攪拌20分鐘后降溫至170°C熔融焊料，再將熔融焊料倒入覆蓋多孔碳過濾層(厚度為2毫米)的石墨坩禍，并將石墨坩禍中的熔體反復(fù)過濾5次。將過濾后熔融焊料降低溫度至150°C，從焊料底部通入一氧化碳并保持30分鐘，最后將浮于熔體表面的渣系清除澆鑄，即得成品。經(jīng)火花直讀光譜及化學(xué)法分析，該工藝制備的焊料鉍含量為質(zhì)量百分比59%，其余為雜質(zhì)元素和錫；該焊料中雜質(zhì)元素含量鋪為78ppm、招為4.3ppm、鋅為4.2ppm。
[0044]然后經(jīng)差掃描熱量計(jì)測(cè)試該焊料的熔點(diǎn)曲線，結(jié)果如圖1b所示，，該焊料熔點(diǎn)接近139°C，固液相溫差僅為12°C左右。
[0045]實(shí)施例3
[0046]熔煉時(shí)首先將適量的純錫(99.95% )和純鉍(99.95% )混合加熱至280°C混合熔體，然后加入氯化鉍粉至覆蓋混合熔體表面(混合熔體質(zhì)量與氯化鉍質(zhì)量比為20: I)經(jīng)保溫并攪拌18分鐘后降溫至175°C獲得熔融焊料，再將熔融焊料倒入覆蓋多孔碳過濾層(厚度為2毫米)的石墨坩禍，并將石墨坩禍中的熔體反復(fù)過濾8次。將過濾后熔融焊料降低溫度至150°C，從焊料底部通入一氧化碳并保持40分鐘，最后將浮于熔體表面的渣系清除澆鑄，即得成品。經(jīng)火花直讀光譜及化學(xué)法分析，該工藝制備的焊料鉍含量為質(zhì)量百分比60%，其余為雜質(zhì)元素和錫；該焊料中雜質(zhì)元素含量鋪為66p