專利名稱：鋁及鋁合金用軟釬焊金屬置換型無鉛焊助焊劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種適用于電器、儀表、通信、電光源等電子設(shè)備 中鋁及鋁合金，以及鋁及鋁合金制造的散熱器、冷凝器、散熱管 的無鉛軟釬焊用的助焊劑；本發(fā)明的這種助焊劑也適用于不銹 鋼，鍍鋅鐵，鎳合金，銅及銅合金等材料的無鉛軟釬焊。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的金屬軟釬焊是加熱焊接時利用助焊劑將金屬基材表 面的氧化物除去，而熔融的錫焊料與去除了氧化物的金屬通過物 理吸附和化學(xué)吸附生成金屬間化合物，使錫焊料與被焊金屬焊接 在一起。性能好的助焊劑能增加焊料的流動性(潤濕性能)，使 焊接面積加大，提高焊接性能。目前，錫焊料對鋁及鋁合金的軟 釬焊也是按這一焊接機理進行悍接。
鋁及鋁合金具有很好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性，而且比重小，延展 性好，抗腐蝕性強。在電子設(shè)備、照相行業(yè)以及散熱器、冷卻器 的制造等有廣泛的應(yīng)用。由于鋁在價格和資源上比銅有很大優(yōu) 勢，近年來的電子元器件及引線也在不斷推出鋁代銅的產(chǎn)品，而 鋁及其合金表面有一層致密的、穩(wěn)定的氧化膜對鋁表面可起到保 護的作用，使它有很好的抗腐蝕性。正是鋁及其鋁合金表面的這 層氧化膜使得它們很難釬焊，加之鋁及其合金的熔點不低于600°C，采用這種軟釬焊(焊接溫度低于30(TC)很難達(dá)到技術(shù)要求。當(dāng)前國內(nèi)外鋁及鋁合金的釬焊有兩類。 一是1963年荷蘭專 利(NL145482)推出的KA1F4-K3A1F6的中間化合物形成的共晶物 為主作焊劑的鋁及鋁合金釬焊法，通常稱為Nocolok法。此方法 一直都在不斷改進，降低焊接溫度和提高焊接強度，使之達(dá)到更 好的焊接效果。在這些改進的同時，專利也不斷出現(xiàn)。德國蘇威 氟有限公司在全球申請的專利W02005092563 (中國申請?zhí)?CN1933934)《基于堿金屬氟鋁酸鹽并含有共沉淀金屬化合物的用
于焊接鋁和非腐蝕性助焊劑》，這一類鋁及鋁合金的助焊劑，焊 接溫度一般都在55(TC以上，不適用軟釬焊接。
另一類是所謂的軟釬焊，焊接溫度一般在45(TC以下，采用 軟釬焊焊接鋁及鋁合金的助焊劑來實現(xiàn)鋁及其合金的焊接。在國 內(nèi)有福建師范大學(xué)丁友真等1988年申請的發(fā)明專利(公開號 1035073)《鋁及鋁合金軟釬焊劑及其用途》和鄧和升2001年申 請的發(fā)明專利(公開號CN1209222C)《鋁焊錫絲》。他們所發(fā)明的 鋁及鋁合金的錫焊助焊劑有些共同的特點雖然可在略高于錫焊 料的熔點下(30(TC以下)進行軟釬焊接鋁和鋁合金，但是這兩 項發(fā)明都適用有鉛焊料，其助焊劑成分中均含有鉛，不是環(huán)保的 助焊劑。
羅時鐘等在《廣州化工》2005年33巻第一期第31頁至35 頁發(fā)表的"鋁用膏狀軟釬劑的研究"中提出，焊劑中要大量使用劇 毒物質(zhì)氟化氫。2002年日本石川金屬珠式會社申請的專利，公開 特許公報2002 — 59293《鋁用軟釬焊助焊劑》有以上類似結(jié)果也是采用了大量劇毒物質(zhì)氟化氫來制備助焊劑，而且還有添加了 氟化鉛等有毒的重金屬化合物的實施例。
綜觀國內(nèi)外鋁及鋁合金軟釬焊的助焊劑都沒有解決環(huán)保問 題，也沒有找到解決錫對鋁及鋁合金軟釬焊潤濕性好、焊接后有 較高抗拉強度的助焊劑。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供的一種鋁及鋁合金用軟釬焊 金屬置換型無鉛焊助焊劑，該助焊劑既適合鋁及鋁合金軟釬焊的 無鉛化，又采用新的軟釬焊接原理，是金屬置換型、環(huán)保化的新 型助焊劑，焊接潤濕性好，焊后焊點有較高抗拉強度。
本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種鋁及 鋁合金用軟釬焊金屬置換型無鉛焊助焊劑，它由下述重量百分比 組成可被鋁還原的金屬鹽5 50%、去膜劑10 50%、潤濕 劑3 40%、活化劑3 20%、表面活性劑1 15%、緩蝕劑 2 20%和余量為載體組成。
所述的可被鋁還原的金屬鹽優(yōu)選的重量百分比為5 40%， 所述的潤濕劑優(yōu)選的重量百分比為5 10%，所述的去膜劑優(yōu)選 的重量百分比為10 40%，所述的表面活性劑優(yōu)選的重量百分 比為2 10%，所述的活化劑優(yōu)選的重量百分比為5 15%，所 述的緩蝕劑優(yōu)選的重量百分比為4 10%，和余量為載體。
所述的去膜劑至少為乙二胺、二乙撐三胺、三乙撐四胺、四 乙撐五胺、羥乙基胺、二羥乙基胺、三羥乙基胺、羥丙基胺、二 羥丙基胺和三羥丙基胺中的一種。
所述的可被鋁還原的金屬鹽至少為氟硼酸亞錫、氟硼酸鋅、 氟硼酸鎳、氯化亞錫、氯化鎳、氯化鋅、溴化亞錫、溴化鎳、溴 化鋅、硫酸亞錫、硫酸鋅、硫酸鎳、硝酸亞錫、硝酸鋅、硝酸鎳、 硝酸銀、醋酸亞錫、醋酸鋅、醋酸鎳、醋酸銀和氟硼酸銀中的一 種。
所述的潤濕劑至少為氟硼酸鈉、氟硼酸鉀、氟硼酸銨和氟硼 酸鋰中的一種。
所述的活化劑至少為二乙胺鹽酸鹽、二丁胺鹽酸鹽、嗎啉鹽 酸鹽、三乙胺鹽酸鹽和環(huán)己胺氫溴酸鹽中的一種。
所述的表面活性劑至少為溴化十六烷基吡啶、氯化十六烷基
吡啶、溴化十六垸基三甲銨、氯化十六烷基三丁銨、FSC-100氟 表面活性劑、F154氟表面活性劑和0P-10中的一種。
所述的緩蝕劑至少為哌嗪、N-甲基哌嗪、N-二乙基哌嗪、嗎 啉、N-甲基嗎啉、5-苯基四氮唑、十二烷基苯并咪唑啉和咪唑啉 中的一種。
所述的載體至少為聚乙二醇6000-200000、聚氨酯樹脂和乙 基纖維素中的一種。
本發(fā)明可與無鉛焊料制成錫絲或錫膏。
本發(fā)明是在研究各種金屬鹽及其配合物在鋁的軟釬焊中的
行為中，發(fā)現(xiàn)了采用適當(dāng)?shù)呐潴w與Sn2+、 Ni2+、 Zn2+、 Ag+等可形成 一種能被鋁及其合金在較高溫度下(20(TC以上)迅速還原成相 應(yīng)的單質(zhì)金屬(錫，鎳，鋅，銀)，并能進入鋁的晶格形成合金。 這些新生成的金屬同時又融入錫焊料中，于是便獲得極好的軟釬 焊接效果，抗拉強度高，這為軟釬焊接提供了新的思路，也是本 發(fā)明的核心。
為獲得本發(fā)明預(yù)期的效果，選用了去膜劑(多羥基烷基胺 作配體)，還添加表面活性劑和活化劑增加助焊劑的潤濕性和活 性；再添加緩蝕劑，降低了焊接后殘留物的腐蝕性。
本發(fā)明的有益效果是在焊接溫度上與無鉛焊料有極佳的匹 配效果，其適用于與無鉛焊料制成焊絲或焊膏。焊后焊接強度高， 擴展率好，屬環(huán)保型助焊劑，具有對鋁及鋁合金焊接的緩蝕保護 且制備方法簡單易行，當(dāng)然本例也可用于不銹鋼、鍍鋅鐵、鎳合 金、銅及銅合金等材料的無鉛軟釬焊，同樣具上述效果。
具體實施例方式
實施例1
本發(fā)明的組成及組份重量百分含量如下
可還原的金屬鹽 氟硼酸亞錫 12%
去膜劑 三羥乙基胺 28%
潤濕劑 氟硼酸鉀 15%
活化劑 三乙胺鹽酸鹽 5%
表面活性劑 OP-10 5%
緩蝕劑 5-苯并基四唑 5%
載體 聚乙二醇10000 30%
按以上組份含量混合加熱攪拌均勻后，蒸餾脫水后體系變成 乳白色膏狀物；
對其性能進行測試，測試結(jié)果為擴展率92%,釬接頭抗拉 強度大于98N，高于鋁絲本身的強度(98N)。
取實施例1中的0. 5g乳白色膏狀物放在25mmX50mmXlmm 的鋁板上，在24(TC的熱浴上加熱30秒后取下，用水清洗表面后 獲得一金屬層，X-衍射表明，助焊劑中的Sn2+被還原成金屬錫， 并與鋁形成了合金。
實施例2
本發(fā)明的組成及組份重量百分含量如下
可還原的金屬鹽氟硼酸亞錫8%
氟硼酸鋅5%
去膜劑三羥乙基胺30%
潤濕劑氟硼酸銨15%
活化劑環(huán)己胺氫溴酸鹽5%
表面活性劑溴代時六烷基吡啶5%
緩蝕劑哌嗪4%
載體聚乙二醇2000028%
按以上組份含量混合加熱攪拌均勻后，蒸餾脫水后體系變成
乳白色膏狀物；.對其性能進行測試，測試結(jié)果為擴展率92%,釬接頭抗拉
強度大于98N，高于鋁絲本身的強度(98N)。 實施例3
本發(fā)明的組成及組份重量百分含量如下
可還原的金屬鹽
去膜劑
潤濕劑
活化劑
表面活性劑
緩蝕劑
氟硼酸亞錫 8%
氟硼酸鋅 5%
二羥乙基胺 30%
氟硼酸鈉 15%
三乙胺鹽酸鹽 5%
FS腸0 2%
嗎啉 5%
聚乙二醇100000 30%
載體
按以上組份含量混合加熱攪拌均勻后，蒸餾脫水后體系變成 乳白色膏狀物；
對其性能進行測試，測試結(jié)果為擴展率93%，釬接頭抗拉 強度大于98N,高于鋁絲本身的強度(98N)。 測試方法
1、擴展率
參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9491-2002"錫焊用液態(tài)焊劑(松香型)"中5. 8 擴展率的測試法。試驗時用25mmX 50mmX 1. Omm的鋁板代替50mm X50mmX0.5 mm的銅板，將鋁板用脫脂棉蘸丙酮去油污后待用。 焊料用Sn-0. 7Cu的焊料，試驗的溫度在260°C 。擴展率E按下面.
公式計算
<formula>formula see original document page 11</formula>
D為焊球的直徑cm，V為球的體積cm3， Hav為平均焊點高度cm 。
2、釬接頭抗拉強度的測試 參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB 3955-83《圓鋁線的機械性能應(yīng)符合的規(guī)律》， 采用的LF21型鋁絲4> 0. 30-1. 00mm作抗拉強度測試。
本發(fā)明尤其針對用于鋁及鋁合金的無鉛軟釬焊，當(dāng)然同時也 可用于不銹鋼、鍍鋅鐵、鎳合金、銅及銅合金等材料的無鉛軟釬 焊。因此當(dāng)本發(fā)明用于不銹鋼、鍍鋅鐵、鎳合金、銅及銅合金等 材料的無鉛軟釬焊時也為本發(fā)明要求保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種鋁及鋁合金用軟釬焊金屬置換型無鉛焊助焊劑，其特征在于它由下述重量百分比組成可被鋁還原的金屬鹽5～50％、去膜劑10～50％、潤濕劑3～40％、活化劑3～20％、表面活性劑1～15％、緩蝕劑2～20％和余量為載體組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金用軟釬焊金屬置換型無鉛焊助焊劑，其特征在于它由下述重量百分比組成可被鋁 還原的金屬鹽5 40%、 去膜劑10 40%、 潤濕劑5 10%、 活化劑5 15%、表面活性劑2 10%、 緩蝕劑4 10%和余 量為載體組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁及鋁合金用軟釬焊金屬置換型無鉛焊助焊劑，其特征在于所述的去膜劑至少為乙二胺、 二乙撐三胺、三乙撐四胺、四乙撐五胺、羥乙基胺、二羥乙基胺、 三羥乙基胺、羥丙基胺、二羥丙基胺和三羥丙基胺中的一種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁及鋁合金用軟釬焊金屬置換型無鉛焊助悍劑，其特征在于所述的可被鋁還原的金屬鹽至 少為氟硼酸亞錫、氟硼酸鋅、氟硼酸鎳、氯化亞錫、氯化鎳、氯 化鋅、溴化亞錫、溴化鎳、溴化鋅、硫酸亞錫、硫酸鋅、硫酸鎳、 硝酸亞錫、硝酸鋅、硝酸鎳、硝酸銀、醋酸亞錫、醋酸鋅、醋酸 鎳、醋酸銀和氟硼酸銀中的一種。
5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁及鋁合金用軟釬焊金屬置換型無鉛焊助焊劑，其特征在于所述的潤濕劑至少為氟硼酸鈉、 氟硼酸鉀、氟硼酸銨和氟硼酸鋰中的一種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁及鋁合金用軟釬焊金屬置換型無鉛焊助焊劑，其特征在于所述的活化劑至少為二乙胺鹽酸 鹽、二丁胺鹽酸鹽、嗎啉鹽酸鹽、三乙胺鹽酸鹽和環(huán)己胺氫溴酸 鹽中的一種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁及鋁合金用軟釬焊金屬置換型無鉛焊助焊劑，其特征在于所述的表面活性劑至少為溴化十 六烷基吡啶、氯化十六垸基吡啶、溴化十六垸基三甲銨、氯化十六垸基三丁銨、FSC-100氟表面活性劑、F154氟表面活性劑和 0P-10中的一種。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁及鋁合金用軟釬焊金屬置換 型無鉛焊助焊劑，其特征在于所述的緩蝕劑至少為哌嗪、N-甲 基哌嗪、N-二乙基哌嗪、嗎啉、N-甲基嗎啉、5-苯基四氮唑、十 二垸基苯并咪唑啉和咪唑啉中的一種。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁及鋁合金用軟釬焊金屬置換 型無鉛焊助焊劑，其特征在于所述的載體至少為聚乙二醇 6000-200000、聚氨酯樹脂和乙基纖維素中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁及鋁合金用軟釬焊金屬置換型無鉛焊助焊劑，它由下述重量百分比組成可被鋁還原的金屬鹽5～50％、去膜劑10～50％、潤濕劑3～40％、活化劑3～20％、表面活性劑1～15％、緩蝕劑2～20％和余量為載體組成。本發(fā)明在焊接溫度上與無鉛焊料有極佳的匹配效果，其適用于與無鉛焊料制成焊絲或焊膏。焊后焊接強度高，擴展率好，屬環(huán)保型助焊劑，具有對鋁及鋁合金焊接的緩蝕保護且制備方法簡單易行，當(dāng)然本例也可用于不銹鋼、鍍鋅鐵、鎳合金、銅及銅合金等材料的無鉛軟釬焊，同樣具上述效果。
文檔編號B23K35/363GK101204762SQ200710302470
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者晏和剛, 蘇傳港, 蘇傳猛, 蘇明斌, 蘇燕旋, 謝明貴 申請人:昆山成利焊錫制造有限公司