專利名稱：包含脫水的k2a1f5的具有增加的動(dòng)態(tài)粘度的焊劑制劑、其制備方法以及使用方法
包含脫水的K2A1F5的具有增加的動(dòng)態(tài)粘度的焊劑制劑、其制備方法以及使用方法本發(fā)明要求于2009年12月21日提交的歐洲專利申請(qǐng)?zhí)?9180229. 8的優(yōu)先權(quán)，出于所有的目的將該申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此，本發(fā)明涉及一種具有增加的動(dòng)態(tài)粘度的含水焊劑制劑。本發(fā)明還涉及一種焊劑組合物，該焊劑組合物提供了一種具有增加的動(dòng)態(tài)粘度的含水焊劑制劑并且可以用于制備該含水焊劑制劑。本發(fā)明還涉及一種用于增加含水焊劑制劑的粘度的方法并且涉及一種使用該含水焊劑制劑用于硬釬焊的工藝。本領(lǐng)域內(nèi)熟知的是，鋁部件彼此的硬釬焊或鋁部件與銅、鋼、或鈦的部件的硬釬焊可以利用多種不同的焊劑來進(jìn)行。一種非常適于將鋁部件硬釬焊到由鋁、銅、鋼、或鈦制成的部件上的焊劑是基于堿金屬氟鋁酸鹽的。已知有幾種方法將焊劑施加在有待硬釬焊的部件表面上。
根據(jù)一種方法，將焊劑以干的形式通過靜電力來施加。根據(jù)另一種方法，將焊劑以濕的形式施加到一個(gè)或多個(gè)表面上。在此，將這種焊劑分散在水、有機(jī)溶劑類、或者它們的混合物中，并且例如通過噴灑、涂覆、印刷或通過將這些部件浸沒到一種對(duì)應(yīng)的焊劑制劑中來施用。簡(jiǎn)單地由焊劑和溶劑構(gòu)成的焊劑制劑具有以下缺點(diǎn)，S卩，該焊劑制劑的一部分不會(huì)附著到表面上。這個(gè)部分作為廢物丟掉，或者必須將它再利用。因此，在濕法應(yīng)用中，可以應(yīng)用粘合劑類(例如聚丙烯酸酯或聚氨酯)來改進(jìn)附著，并且可以應(yīng)用增稠劑類(例如果膠、明膠或聚氨酯)來減少制劑從有待硬釬焊的這些部件上脫落。粘合劑和增稠劑兩者都經(jīng)常是有機(jī)化合物，并且因此，濕的焊劑制劑包含必須在該硬釬焊過程之前去除的有機(jī)物質(zhì)以將碳污染最小化。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有增加的粘度以及沉降行為的焊劑制劑。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種焊劑組合物，該焊接組合物可以被加工成一種具有改進(jìn)的粘度以及沉降行為的焊劑制劑。這些目的和其他目的通過本發(fā)明得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種含水焊劑制劑，該制劑是老化的并且包括不可逆脫水的K2A1F5。因此，這種老化的焊劑制劑還包括水。術(shù)語“不可逆脫水的K2A1F5”表示五氟鋁酸二鉀或五氟鋁酸二鉀水合物，它被加熱到使其當(dāng)再次與水接觸時(shí)失去再水合的能力。此種不可逆脫水的K2AlF5的詳細(xì)說明以及其如何獲得在美國專利5，980，650中描述，出于所有的目的將其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。還熟知的是K2A1F5和其水合物，尤其是K2A1F5 H20，通常是由對(duì)應(yīng)摩爾比率的氧化鋁、含水KOH和HF來制造的。K2A1F5和其水合物在水中極小地溶解并沉淀。將所沉淀的產(chǎn)品干燥并且觀察到高達(dá)某一升高的溫度時(shí)，該沉淀的K2A1F5的水以及結(jié)晶水以及其水合物蒸發(fā)了。形成了無水的K2A1F5，但是當(dāng)它與水接觸時(shí)保留了再水合的能力，S卩，它形成了 K2A1F5水合物。可以再水合的K2A1F5表示為“I相”鹽，它以四方晶系來結(jié)晶。發(fā)現(xiàn)了可逆的脫水的K2A1F5在約90°C以上的溫度形成。某一溫度以上，該I相鹽開始形成一種表示為“II相鹽”的、具有另一種晶系(正交晶系)的鹽。晶系的改變似乎從約228°C的溫度在準(zhǔn)等壓條件下并且任何情況下是在約265°C ±10°C開始。在下面給出另外的細(xì)節(jié)內(nèi)容。因此，術(shù)語“不可逆脫水的K2A1F5”表示與術(shù)語“II相鹽”或“正交晶的K2A1F5”相同的化合物，并且這些術(shù)語可互換地使用。在該制劑“老化”的過程中包含在該制劑中的水與不可逆脫水的K2AlF5之間的接觸保持某一時(shí)間跨度(例如，4分鐘或更多，并且優(yōu)選12分鐘或更多，參見以下內(nèi)容)，并且形成ー種“老化的”制劑。術(shù)語“老化的”表示一個(gè)時(shí)間跨度，該時(shí)間跨度從水與不可逆脫水的K2A1F5之間第一次接觸開始。諸位發(fā)明人觀察到，不可逆脫水的K2A1F5在與水或水和有機(jī)液體(如醇類、酮類、或其他有機(jī)液體)以及任選地如以下說明的添加劑的混合物接觸某ー時(shí)間跨度時(shí)形成了ー種含水制劑，該制劑經(jīng)受了其動(dòng)態(tài)粘度的變化該動(dòng)態(tài)粘度增加了。這種特性的改變，值得注意地包含不可逆脫水的K2A1F5的含水制劑動(dòng)態(tài)粘度的増加表示為“老化”，并且該含水制劑(具有在水與II相鹽的第一接觸的時(shí)間跨度·之后的増加的動(dòng)態(tài)粘度)與該制劑的初始動(dòng)態(tài)粘度(在不可逆脫水的K2A1F5或以其他術(shù)語表達(dá)的，SP，II相鹽或正交晶的K2A1F5，與水或水和有機(jī)液體的混合物開始接觸吋)相比，被稱為“老化的”。因此，該老化的含水焊劑制劑包含水以及不可逆脫水的K2AlF5，并且水與該不可逆脫水的K2AlF5之間的接觸被保持一個(gè)有效的時(shí)間跨度，使得在水與該不可逆脫水的K2AlF5之間的第一次接觸時(shí)刻該制劑的動(dòng)態(tài)粘度在該有效時(shí)間跨度過程中増加并且形成了該老化的含水焊劑制劑。一種優(yōu)選的老化的制劑具有的動(dòng)態(tài)粘度是比當(dāng)II相鹽或包含該II相鹽的焊劑組合物與水或含水組合物接觸時(shí)刻的該組合物的動(dòng)態(tài)粘度高出至少10%。在ー個(gè)第一實(shí)施方案中，該老化的含水焊劑制劑包括水以及不可逆脫水的K2AlF5,并且水與該不可逆脫水的K2AlF5之間的接觸被保持等于或大于4分鐘。在這些4分鐘的過程中，該含水焊劑制劑老化了，并且在該水與不可逆脫水的K2AlF5之間的第一接觸時(shí)刻的該制劑的動(dòng)態(tài)粘度在等于或大于4分鐘的過程中増加。經(jīng)常，該動(dòng)態(tài)粘度是足夠高的，甚至在小于12分鐘的老化時(shí)間之后。等于或小于3天的老化時(shí)間是優(yōu)選的；但是如果希望的話，該老化時(shí)間可以延長甚至超過3天。因此，在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，老化時(shí)間優(yōu)選地是等于或長于4分鐘，并且等于或短于3天，優(yōu)選地短于12分鐘。該焊劑制劑總體上包含按重量計(jì)至少O. 5%的不可逆脫水的K2A1F5。根據(jù)ー個(gè)第二實(shí)施方案，將該焊劑制劑老化至少12分鐘，即，將其老化等于或大于12分鐘，并且總體上包含按重量計(jì)至少O. 5%的不可逆脫水的K2AlF515這個(gè)第二實(shí)施方案是優(yōu)選的并將在以下進(jìn)行詳細(xì)解釋。對(duì)于術(shù)語，例如術(shù)語“老化的”、“不可逆脫水的K2A1F5”或“老化時(shí)間”的定義適用于這兩個(gè)實(shí)施方案。根據(jù)ー個(gè)第二實(shí)施方案，將該焊劑制劑老化至少12分鐘，即，將水與II相鹽之間的接觸保持等于或大于12分鐘。在這個(gè)實(shí)施方案中，該焊劑制劑總體上包含按重量計(jì)至少O. 5%的不可逆脫水的K2AlF515在這個(gè)實(shí)施方案中等于或小于3天的老化時(shí)間是優(yōu)選的；但是如果希望的話，該老化時(shí)間可以延長甚至超過3天。因此，在這個(gè)實(shí)施方案中，老化時(shí)間優(yōu)選地是等于或長于12分鐘，并且等于或短于3天。該焊劑制劑總體上包含按重量計(jì)至少O. 5%的不可逆脫水的K2AlF515這個(gè)第二實(shí)施方案是優(yōu)選的并將在以下進(jìn)行詳細(xì)解釋。對(duì)于術(shù)語，例如術(shù)語“老化的”、“不可逆脫水的K2A1F5”或“老化時(shí)間”的定義適用于這兩個(gè)實(shí)施方案。
如所提及的，在這個(gè)第二實(shí)施方案中將該組合物老化至少12分鐘；這意味著一個(gè)接觸時(shí)間，或換言之，從將水或含水組合物與II相鹽或包含該II相鹽的焊劑組合物接觸的時(shí)刻已經(jīng)經(jīng)過了至少12分鐘的老化時(shí)間。術(shù)語“老化時(shí)間”或換言之表達(dá)的“接觸時(shí)間”意思是水與II相鹽之間的接觸的時(shí)間跨度?！袄匣辽?2分鐘”意思是從水與II相鹽的第一接觸，已經(jīng)過去了至少12分鐘。此種焊劑制劑具有在20°C下、在lOOOs—1的剪切速率下、用Rheolab MCl裝置、測(cè)量系統(tǒng)MP31 (50mm, 0);空隙寬度d = 0. 500mm來測(cè)量的動(dòng)態(tài)粘度，比不含不可逆脫水的K2AlF5的對(duì)應(yīng)含水焊劑制劑的動(dòng)態(tài)粘度高出至少20%。剪切速率測(cè)量為速度除以空隙尺寸，以mm s—1 mm 1計(jì)。優(yōu)選的含水焊劑制劑是老化了至少60分鐘的那些。它們具有在20°C下、在IOOOs-1的剪切速率下、用RheolabMCl裝置、測(cè)量系統(tǒng)MP31 (50mm, 0);空隙寬度d = 0. 500mm測(cè)量的動(dòng)態(tài)粘度，比不含不可逆脫水的K2AlF5的對(duì)應(yīng)的焊劑制劑的動(dòng)態(tài)粘度高出至少50%。仍然更優(yōu)選的含水焊劑制劑是老化了至少120分鐘的那些。它們具有如以上在20°C下測(cè)量的動(dòng)態(tài)粘度，它比不含不可逆脫水的K2AlF5的對(duì)應(yīng)焊劑制劑的動(dòng)態(tài)粘度高出至少50%。因此，本發(fā)明的焊劑制劑總體上在其被用于硬釬焊之前老化至少12分鐘；這可以通過例如在一個(gè)混合器或儲(chǔ)箱中將水或水和一種有機(jī)液體(例如一種一羥基醇或多羥基醇、酮)的混合物與該II相鹽或?qū)?yīng)的焊劑組合物接觸，優(yōu)選地 在混合下，并且將該接觸保持等于或大于12分鐘來實(shí)現(xiàn)。因此，經(jīng)常該老化時(shí)間是從水或含水組合物與II相鹽或含該II相鹽的焊劑組合物第一次接觸開始、以及施加該老化的組合物用于硬釬焊，即，其施加到該金屬部件(尤其是鋁或鋁合金)上并且在該硬釬焊過程中加熱這些部件的時(shí)間跨度。當(dāng)這些樣品在環(huán)境溫度(約20°C )下老化時(shí)，觀察到粘度的增力口。鑒定到，如果這些樣品在更高的溫度(例如，在30°C與60°C之間)下老化，則該老化時(shí)間可以是更短的。在這些老化的含水焊劑制劑中不可逆脫水的K2AlF5的含量優(yōu)選地等于或大于按該總制劑的重量計(jì)I %。在這些老化的含水焊劑制劑中不可逆脫水的K2AlF5的含量優(yōu)選是等于或小于按該總的含水焊劑制劑的重量計(jì)30%。更優(yōu)選地，它等于或小于按重量計(jì)20%。為了使之簡(jiǎn)單，術(shù)語“不可逆脫水的1(41匕”在本說明書中通常被表示為“II相鹽”。包含在該焊劑制劑和這些優(yōu)選的實(shí)施方案中的焊劑組合物對(duì)應(yīng)于以上描述的該焊劑組合物。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該焊劑制劑僅包含不可逆脫水的K2AlF5,作為焊劑組分。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，該焊劑制劑包含，除了該不可逆脫水的K2AlF5之外，至少一種另外的適合于將鋁或鋁合金部件硬釬焊到鋁、鋁合金、鋼、銅或鈦的部件上的焊劑。為了將這種另外的焊劑從該不可逆脫水的K2AlF5區(qū)分開，這種另外的焊劑將被表示為“基礎(chǔ)焊劑”。在本發(fā)明的背景下，術(shù)語在“基礎(chǔ)焊劑”中“基礎(chǔ)”使用的含義為“基本的”，不是在“化學(xué)用的堿=具有小于7的pH值”的含義內(nèi)。因此，術(shù)語“包含至少一種選自下組的基礎(chǔ)焊劑的焊劑制劑，該組由以下各項(xiàng)組成=KAlF4,K2AlF5, KAlF5 H2O, CsAlF4, Cs2AlF5, Cs3AlF6,氟鋅酸鉀、氟鋅酸銫、氟錫酸鉀、和氟錫酸銫”具有與“包含至少一種選自下組的基本焊劑的焊劑制劑，該組由以下各項(xiàng)組成=KAlF4,K2AlF5, KAlF5 H20、CsA1F4、Cs2A1F5、Cs3AlF6、氟鋅酸鉀、氟鋅酸銫、氟錫酸鉀、和氟錫酸銫”相同的含義。如上所述，該焊劑制劑是一種含水制劑。因此，它包含一種載體，該載體由水或由水和一種有機(jī)液體的混合物組成。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該焊劑制劑的載體是水。去離子水、蒸餾水或自來水適合作為載體。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，含水載體包括水以及一種優(yōu)選與水易混合的有機(jī)液體。優(yōu)選地，在這個(gè)實(shí)施方案中，該載體中水的含量是等于或大于按重量計(jì)10%、更優(yōu)選等于或大于按重量計(jì)25%。該有機(jī)液體優(yōu)選是選自由醇類和酮類構(gòu)成的組。在這個(gè)實(shí)施方案中，乙醇、正丙醇、異丙醇、二醇類，例如乙二醇、丙二醇、以及二甘醇是優(yōu)選的醇類，并且丙酮是優(yōu)選的酮。該含水載體可以包含其他有機(jī)成分，例如粘合劑或增充劑。該含水載體優(yōu)選由水構(gòu)成。當(dāng)然，還在這種情況下，該水可以包含某些量的有機(jī)成分，例如分散的或溶解的粘 合劑或增稠劑。根據(jù)本發(fā)明的焊劑制劑現(xiàn)在將就優(yōu)選的替代實(shí)施方案更詳細(xì)地進(jìn)行說明，其中水(并且沒有有機(jī)液體，例如醇或酮)作為載體存在。在使用水作為載體的焊劑制劑中，該II相鹽的含量，該基礎(chǔ)焊劑和任何添加劑(如果存在的話)優(yōu)選地等于或大于按重量計(jì)10%。為了使之簡(jiǎn)單，II相鹽的含量、任何基礎(chǔ)焊劑、以及任何有助于該硬釬焊過程的添加劑，例如硬釬焊合金或硬釬焊合金前體，或改進(jìn)這些硬釬焊部件的特性的添加劑，例如LiF或Li3AlF6，在以下通常表示為“焊劑組合物”。更優(yōu)選地，該焊劑組合物的含量是等于或大于按重量計(jì)20%。優(yōu)選地，該焊劑制劑中的焊劑組合物的含量是等于或小于按重量計(jì)50%。如以上指出的，不可逆脫水的K2AlF5的含量優(yōu)選是等于或大于按該總的焊劑制劑的重量計(jì)0. 5%。更優(yōu)選地，不可逆脫水的K2AlF5的含量是等于或大于按該總的焊劑制劑的重量計(jì)I %。優(yōu)選地，不可逆脫水的K2AlF5的含量是等于或小于按該總的焊劑制劑的重量計(jì)50%。更優(yōu)選地，不可逆脫水的K2AlF5的含量是等于或小于按該總的焊劑制劑的重量計(jì)30%。該含水焊劑制劑任選地包含有助于該硬釬焊過程或改進(jìn)硬釬焊部件的添加劑。例如，以上提及的協(xié)助硬釬焊過程或者硬釬焊部件的特性的這些添加劑可以存在于該焊劑制劑中。例如，該焊劑制劑可以包含優(yōu)選地量值為設(shè)定為按重量計(jì)100%的總焊劑制劑的按重量計(jì)2%至20%的硬釬焊合金或Si粉末(若存在的話)，量值為按重量計(jì)0. 5%至15%的LiF或Li3AlF6(若存在的話)。水和(如果存在的話)其他添加劑，例如粘合劑、增稠劑、或者表面活性劑是按重量計(jì)至100%的余量。優(yōu)選地，將不可逆脫水的K2AlF5,任何基礎(chǔ)焊劑和添加劑(若存在的話)分散在該含水載體中。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，該焊劑制劑包括該焊劑組合物、水、和任選地協(xié)助硬釬焊過程或者改進(jìn)硬釬焊部件的添加劑，但是沒有粘合劑并且沒有增稠劑。該焊劑組合物的量，并且，若存在的話，所述添加劑對(duì)應(yīng)于以上給出的量值。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，該焊劑制劑包括該焊劑組合物、水、粘合劑、以及任選地協(xié)助硬釬焊過程或者改進(jìn)硬釬焊部件的添加劑。當(dāng)包含該焊劑組合物、載體和添加劑的焊劑制劑的總重量設(shè)定為按重量計(jì)100% ( “該焊劑制劑的總重量”)時(shí)，該焊劑制劑中的焊劑組合物的量優(yōu)選是等于或大于按重量計(jì)10%。更優(yōu)選地，它等于或大于按重量計(jì)20%。尤其優(yōu)選地，它等于或大于按重量計(jì)25%。優(yōu)選地，該焊劑制劑中的焊劑組合物的含量是等于或小于按重量計(jì)50%。而且在這個(gè)實(shí)施方案中，不可逆脫水的K2AlF5的含量優(yōu)選是等于或大于按該焊劑制劑的重量計(jì)O. 5%。更優(yōu)選地，不可逆脫水的K2AlF5的含量是等于或大于按該焊劑制劑的重量計(jì)I %。優(yōu)選地，不可逆脫水的K2AlF5的含量是等于或小于按該焊劑制劑的重量計(jì)30%。更優(yōu)選地，不可逆脫水的K2AlF5的含量是等于或小于按該焊劑制劑的重量計(jì)20%。如果存在的話，硬釬焊合金，尤其是鋁-硅合金，或硬釬焊合金前體，尤其是Si粉末，所包含的量值優(yōu)選是按重量計(jì)2%至20%，并且LiF或Li3AlF6 (如果存在的話)的量優(yōu)選是按重量計(jì)O. 5%至15%。這些百分比是指該焊劑制劑的總重量。在這個(gè)實(shí)施方案中，不含有機(jī)增稠劑。適合的粘合劑是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的。優(yōu)選的粘合劑是選自由有機(jī)聚合物構(gòu)成的組。此類聚合物是用物理方式干燥的(即，在去除液體之后它們形成ー個(gè)固體涂層)，或它們是用化學(xué)方式干燥的(例如，在化學(xué)品(例如氧)或引起分子間交聯(lián)的光的影響下，它們可以形成ー個(gè)固體涂層)，或二者兼有。優(yōu)選的有機(jī)聚合物是選自下組，該組由 以下各項(xiàng)組成聚烯烴類，例如丁基橡膠類、聚氨酯類、樹脂類、鄰苯ニ甲酸酯類、聚丙烯酸酯類、聚甲基丙烯酸酯類、こ烯樹脂類、環(huán)氧樹脂類、硝化纖維素、聚こ酸こ烯酯類、以及聚こ烯醇類。粘合劑可以是水可溶的或者水不可溶的。該焊劑制劑中的粘合劑的量優(yōu)選是等于或大于按該總焊劑制劑的重量計(jì)I %，更優(yōu)選等于或大于按重量計(jì)5%。尤其優(yōu)選地，它是等于或大于按重量計(jì)10%。優(yōu)選地，粘合劑的量值是按總焊劑制劑的重量計(jì)等于或小于30 %、更優(yōu)選地按重量計(jì)等于或小于20 %。在本發(fā)明中聚丙烯酸酯類、聚甲基丙烯酸酯類、聚こ烯醇類、以及聚氨酯類是優(yōu)選的粘合剤。在本發(fā)明的又另ー個(gè)實(shí)施方案中，該焊劑制劑包括該焊劑組合物、水、粘合劑、增稠劑以及可任選地協(xié)助硬釬焊過程或者改進(jìn)硬釬焊部件的添加剤。該增稠劑還可能提供具有觸變特性的焊劑制劑。如在EP-A1808264中說明的ー種蠟，如在EP-A-1287941中說明的甲基丁基醚、明膠、果膠、丙烯酸酯類、或者聚氨酯是優(yōu)選的增稠劑。在這個(gè)實(shí)施方案中，增稠劑優(yōu)選以等于或大于按該總的焊劑制劑的重量計(jì)1%的量存在，該增稠劑優(yōu)選以等于或小于按重量計(jì)10%的量存在。如果該不可逆脫水的K2AlF5的含量是在更低的范圍內(nèi)，例如在按該總的焊劑制劑的重量計(jì)5%到20%的范圍內(nèi)的話，則該增稠劑的存在是尤其有利的。一種增稠劑可以是技術(shù)上有利的，甚至具有更高量的II相鹽；但是因?yàn)槌鲇谏鷳B(tài)學(xué)和安全的原因，希望的是在該焊劑制劑中更低量的有機(jī)成分，所以更低量的增稠劑是所希望的。因此，在該焊劑制劑中II相鹽的量越高，則優(yōu)選地，有機(jī)增稠劑的含量越低。該焊劑制劑可以包括其他的添加剤，例如懸浮穩(wěn)定劑類、表面活性劑類，尤其是非離子型表面活性劑類，例如Antarox BL 225，直鏈的C8至ClO的こ氧基化的和丙氧基化的醇的ー種混合物。尤其優(yōu)選的是老化了至少I小時(shí)的這種老化的含水焊劑制劑，具有相對(duì)于該含水焊劑制劑的總重量等于或大于按重量計(jì)O. 5%含量且等于或小于按重量計(jì)30%的不可逆脫水的K2AlF5，按重量計(jì)5%至50%的基礎(chǔ)焊劑、以及按重量計(jì)5%到20%量的粘合劑，任選地按重量計(jì)O到5%量的增稠劑。到按重量計(jì)100%的余量由所存在的含水的載體以及任選地存在的添加劑構(gòu)成。該焊劑制劑(II相鹽，一種含該II相鹽、基礎(chǔ)焊劑、硬釬焊合金、硬釬焊合金前體、粘合剤、增稠劑、添加剤，如果存在的話的焊劑)和載體液體的成分可以單獨(dú)地提供以獲得該焊劑制劑。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，至少該II相鹽、或如現(xiàn)在描述的ー種包含它、和該基礎(chǔ)焊劑以及任選地有助于硬釬焊的添加劑(例如硬釬焊合金或硬釬焊合金前體)、或改進(jìn)該硬釬焊部件的添加劑(例如LiF或Li3AlF6)的焊劑可以作為一種焊劑組合物來提供。使用一種預(yù)制的焊劑組合物具有以下優(yōu)點(diǎn)，即，該焊劑制劑的制造更容易，因?yàn)檫@些對(duì)應(yīng)的成分不必ー個(gè)接ー個(gè)地加入?？梢杂脕硖峁┍景l(fā)明的焊劑制劑的焊劑組合物是本發(fā)明的另ー個(gè)方面。本發(fā)明的焊劑組合物包括一種用于鋁硬釬焊的基礎(chǔ)焊劑，該基礎(chǔ)焊劑包括或組成為至少一種選自下組的化合物，該組由以下各項(xiàng)組成KA1F4、K2AlF5, CsAlF4, Cs2AlF5,Cs3AlF6,KZnF3^K2SiF6,它們的水合物(不可逆脫水的K2AlF5被從基礎(chǔ)焊劑組中排除)、以及等于或大于按重量計(jì)2%的不可逆脫水的K2AlF515優(yōu)選地，不可逆脫水的K2AlF5的含量是等于或小于按該焊劑組合物的重量計(jì)50%，更優(yōu)選地等于或小于按重量計(jì)30%，更優(yōu)選地等于或小于按重量計(jì)25%。術(shù)語“用于鋁硬釬焊的基礎(chǔ)焊劑”表示可以用來將由鋁或鋁合金制成的部件硬釬焊至由鋁或鋁合金、銅、鋼、或鈦制成的其他部件上的焊劑。術(shù)語“鋁合金” 表示其鋁含量為按重量計(jì)等于或大于95%的部件。當(dāng)然，該基礎(chǔ)焊劑并不對(duì)應(yīng)于不可逆脫水的K2A1F5。因此，本發(fā)明的焊劑組合物并不是由不可逆脫水的K2AlF5組成的。在本發(fā)明的背景下，術(shù)語“包括”包含“由......構(gòu)成”的含義。總體上，用于鋁硬釬焊的基礎(chǔ)焊劑是已知的；它們總體上被認(rèn)為是無腐蝕性的?；A(chǔ)氟鋁酸鉀焊劑是非常合適的。參見例如，美國專利3，951，328,4, 579，605或6，221，129，或美國專利3，971，501，描述了ー種基于KAlF4和K3AlF6的焊劑。美國專利4，670，067和4，689，092描述了ー種基于氟鋁酸鉀和氟鋁酸銫的焊劑。那些含銫的基礎(chǔ)焊劑尤其適合硬釬焊鋁鎂合金。其他基礎(chǔ)焊劑也適合于鋁部件的硬釬焊。例如，可以使用ー種堿金屬氟鋅酸鹽基礎(chǔ)焊劑，尤其是ー種氟鋅酸鉀基礎(chǔ)焊劑。在例如美國專利6743409中對(duì)此類基礎(chǔ)焊劑進(jìn)行了披露。在美國專利6，880，746中描述了ー種基于堿金屬氟錫酸鹽的焊劑。術(shù)語“不可逆脫水的K2A1F5”表示K2AlF5,它經(jīng)受了一種熱處理使得其甚至在與水接觸時(shí)不會(huì)再水合。在美國專利5，980，650中描述了 K2AlF5的這種特殊相(此后經(jīng)常表示為“II相鹽”)及其制造。通過將K2AlF5* H2O在準(zhǔn)等壓條件下加熱至90°C至228°C并以任何方式至265°C，獲得了ー種可逆脫水的K2AlF5相，此后它經(jīng)常被稱為“ I相鹽”。通過將K2AlF5 -H2O或I相鹽加熱至超過約265°C的溫度，則形成了該不可逆脫水的的K2AlF5, II相鹽。在準(zhǔn)-等壓的條件下，該II相鹽甚至在低至228°C的溫度下形成。盡管該II相鹽的形成在以上提及的相對(duì)較低的溫度下開始，但優(yōu)選將K2AlF5 · H2O或I相鹽加熱至等于或超過375°C的溫度。形成了脆性的晶體，并且到II相鹽的轉(zhuǎn)化率是很高的。甚至有可能將該起始材料加熱至高達(dá)或者甚至高于500°C的溫度。如果該基礎(chǔ)焊劑是氟鋁酸鉀，則本發(fā)明提供了兩個(gè)優(yōu)選的替代方案。根據(jù)ー個(gè)替代方案，該焊劑組合物包含一種氟鋁酸鉀基礎(chǔ)焊劑以及至少按重量計(jì)2%的不可逆脫水的K2AlF5，其條件是用于對(duì)金屬エ件進(jìn)行硬釬焊的焊劑被放棄提出權(quán)利要求，這種焊劑包括不可逆脫水的K2AlF5與至少ー種絡(luò)合物氟化鋁的其他堿金屬鹽的混合物，其中所述焊劑主要由按重量計(jì)1%至97%的KAlF4 ;按重量計(jì)1%至20%的不可逆脫水的K2AlF5 ;按重量計(jì)0至15%的可逆脫水的的K2AlF5 ;按重量計(jì)0至15%的K2AlF5 -H2O ;按重量計(jì)0至10%的K3AlF6 ;以及按重量計(jì)0至7%的化學(xué)式未鍵合的水組成。此種焊劑在屬類上披露在美國專利5，980，650中并且在此沒有以此狀態(tài)提出權(quán)利要求。根據(jù)另一個(gè)替代實(shí)施方案，該焊劑組合物包含一種氟鋁酸鉀基礎(chǔ)焊劑以及不可逆脫水的K2AlF5，其中該KAlF4的含量是按重量計(jì)50%至90%，該不可逆脫水的K2A1F5(II相鹽)的含量是按重量計(jì)5%至50%，并且該任何形式的K2AlF5的總含量是按重量計(jì)10%至50%。術(shù)語“任何形式的K2AlF5的總含量”意思是不可逆脫水的K2AlF5、可逆脫水的K2A1F5、K2AlF5 H2O以及任何形式的K2A1F5(并非該II相鹽)的總和。在這個(gè)實(shí)施方案中，KAlF4含量優(yōu)選地范圍是按重量計(jì)70%至90%，不可逆脫水的K2AlF5的含量是按重量計(jì)5%至30%，并且任何形式的K2AlF5的總含量是按重量計(jì)10%至50%。
在這個(gè)替代方案的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，任何形式的K2AlF5的總含量是按重量計(jì)15%至按重量計(jì)30%，條件是，不可逆脫水的1(41匕(11相鹽)的含量是按該焊劑組合物總重的重量計(jì)至少5%。按重量計(jì)100%的余量是KAlF4,以及如果存在的話,所不希望的痕量的雜質(zhì)，例如是1(41^。該II相鹽的含量優(yōu)選地是按該總的焊劑組合物的重量計(jì)5%至30%;并非II相鹽的其他形式的K2AlF5的含量是按該總的焊劑組合物的重量計(jì)0至25%。在本發(fā)明的尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，任何形式的K2AlF5的總含量是按該焊劑組合物總重的重量計(jì)15%至25%，并且該不可逆脫水的K2AlF5與任何并非II相鹽的其他形式的K2AlF5之間的重量比是2 : I至I : 2。任選地，本發(fā)明的焊劑組合物包含有助于該硬釬焊過程或改進(jìn)硬釬焊部件的特性的添加劑。協(xié)助硬釬焊過程的添加劑是例如硬釬焊合金，例如鋁硅合金，或者硬釬焊合金前體,例如硅、鍺、銅、或六氟硅酸鉀或六氟硅酸銫；這些六氟硅酸鹽還作為基礎(chǔ)焊劑有用。使用一種包含這些添加劑的焊劑組合物，硬釬焊可能更加容易，因?yàn)椴⒉恍枰谝粋€(gè)單獨(dú)的步驟中將這些有待用硬釬焊合金來硬釬焊的部件進(jìn)行包覆。如果存在的話，這些添加劑優(yōu)選以按這些添加劑加上焊劑組合物的總重的重量計(jì)等于或小于50%的量包含在內(nèi)。從EP-A-0091231已知了包括氟鋁酸鉀和氟化鋰作為添加劑的一種基礎(chǔ)焊劑。陳述了 LiF的含量應(yīng)該不足按重量計(jì)2%并且不超過按重量計(jì)7%。US 5，100, 048中描述了使用硬釬焊合金前體作為添加劑；在美國專利6，648，212中描述了使用六氟硅酸鹽作為添加劑或焊劑。其他的添加劑改進(jìn)了這些硬釬焊部件的特性。在WO 2010/060869(申請(qǐng)?zhí)朠CT/EP2009/065566)中描述了包括Li化合物作為添
加劑的一種基礎(chǔ)焊劑，尤其是LiF或Li3AlF615 Li+的含量優(yōu)選是按重量計(jì)等于或大于0.1%，這與改性的焊劑中按重量計(jì)約1% (確切地按重量計(jì)0. 77% )的Li3AlF6的含量相對(duì)應(yīng)?？傮w上，在焊劑中Li+的含量是等于或小于按重量計(jì)4. 6%。這與在這種焊劑中含量為按重量計(jì)約36%的Li3AlFf^B對(duì)應(yīng)。這些Li鹽添加劑改進(jìn)了這些硬釬焊的部件對(duì)于腐蝕的耐受性。另一種基礎(chǔ)焊劑在未公開的申請(qǐng)?zhí)朎P2010/051626的國際專利申請(qǐng)中描述。在其中描述的基礎(chǔ)的焊劑適合用于鋁硬釬焊并且包含一種基礎(chǔ)焊劑，該基礎(chǔ)焊劑包括K2AlF5或者其ー種前體以及ー種Li鹽，該Li鹽的量值對(duì)應(yīng)于在硬釬焊過程中將所有的K2AlF5轉(zhuǎn)化為K2LiAlF6化學(xué)計(jì)算上所需的量值的80%至120%。優(yōu)選的Li鹽是LiF和Li3AlF6?？扇芜x地加入到該焊劑組合物中的其他的添加劑是在W02005/092563中披露的金屬鹽。其中描述的這些添加剤，尤其是鑭、鈰、鈮、鉍、鋯、鈦的氧化物和氟化物，改進(jìn)了表面特性，例如提供了一種更高的平滑性，并且還在硬釬焊過程中改進(jìn)了硬釬焊合金的流動(dòng)。如果存在的話，這些添加劑優(yōu)選以按焊劑組合物總重的重量計(jì)等于或小于10%的量包含在內(nèi)。在以下的表I至2中，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的焊劑組合物進(jìn)行匯編?！?11相鹽”是不可逆脫水的K2AlF5。表I中的焊劑組合物可以有利地通過將實(shí)質(zhì)上純的不可逆脫水的K2A1F5(II相鹽)以及主要由KAlF4和K2AlF5形式組成的基礎(chǔ)焊劑進(jìn)行混合而制造，該基礎(chǔ)焊劑是不含II相鹽的或者具有某一量值的不可逆脫水的K2AlF515主要由KAlF4和K2AlF5及其水合物組成的、基本上不含II相鹽的焊劑從蘇威氟化學(xué)有限公司(SolvayFluor GmbH)作為Noeoloke焊劑可得。實(shí)質(zhì)上純的不可逆脫水的K2AlF5可以按以下方式制造根據(jù)美國專利4，579，605的實(shí)例7，該K2AlF5水合物通過將氫氟酸(其中HF濃度為按重量計(jì)約20% )、與氫氧化招并且然后與鉀堿液(Κ0Η濃度為按重量計(jì)25% )反應(yīng)而制備,Al F K的摩爾比是I : 4 : I。然后使生成的產(chǎn)物經(jīng)受ー個(gè)熱處理，優(yōu)選地高于265°C，如在US 5，980，650中所描述的。表I :本發(fā)明的焊劑組合物*
權(quán)利要求
1.一種老化的含水焊劑制劑，包括水以及不可逆脫水的k2aif5。
2.如權(quán)利要求I所述的焊劑制劑，該焊劑制劑被老化了至少12分鐘。
3.如權(quán)利要求2所述的焊劑制劑，該焊劑制劑被老化了至少I小時(shí)。
4.如權(quán)利要求I所述的焊劑制劑，該焊劑制劑包括等于或大于按重量計(jì)2%的不可逆脫水的K2AlF5，該焊劑制劑的總重量被設(shè)定為按重量計(jì)100%。
5.如權(quán)利要求I所述的焊劑制劑，該焊劑制劑包括至少一種選自KA1F4、K2A1F5、KAlF5 H2O, CsAlF4, Cs2AlF5, Cs3AlF6、氟鋅酸鉀、氟鋅酸銫、氟錫酸鉀、和氟錫酸銫的基礎(chǔ)焊劑。
6.如權(quán)利要求5所述的焊劑制劑，其中該基礎(chǔ)焊劑包含在該焊劑制劑中的量是按該總焊劑制劑的重量計(jì)10%至50%。
7.如權(quán)利要求I所述的焊劑制劑，該焊劑制劑包括至少一種選自粘合劑、增稠劑、硬釬焊合金、以及硬釬焊合金前體的添加劑。
8.如權(quán)利要求7所述的焊劑制劑，其中，該粘合劑是選自聚烯烴、聚氨酯、樹脂、鄰苯二甲酸酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯樹脂、環(huán)氧樹脂、硝化纖維素、聚乙酸乙烯酯、以及聚乙烯醇的有機(jī)聚合物。
9.一種用于制造權(quán)利要求I至8所述的焊劑制劑的方法，其中，將由水組成的或者包含水的載體液體和不可逆脫水的k2aif5、以及任選的基礎(chǔ)焊劑、粘合劑、增稠劑和添加劑混合，并且提供在水與不可逆脫水的K2AlF5之間等于或大于12分鐘的接觸時(shí)間以允許該焊劑制劑老化。
10.一種用于將鋁部件或鋁合金部件硬釬焊到鋁、鋁合金、鋼、銅或鈦的部件的方法，其中，將權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的老化的制劑涂覆在至少一個(gè)待硬釬焊的部件上，組裝這些待硬釬焊的部件并且加熱直至形成硬釬焊的連接。
11.一種適合于制備權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的老化的焊劑制劑的焊劑組合物，包括用于將鋁部件或鋁合金部件硬釬焊到鋁、鋁合金、鋼、銅或鈦的部件上的基礎(chǔ)焊劑以及等于或大于按重量計(jì)2%的不可逆脫水的K2AlF5，其中該基礎(chǔ)焊劑選自CsA1F4、Cs2AlF5,Cs3AlF6、氟鋅酸鉀、氟鋅酸銫、氟錫酸鉀、氟錫酸銫、以及它們的混合物，并且其中基礎(chǔ)焊劑不包括不可逆脫水的K2AlF5。
12.如權(quán)利要求11所述的焊劑組合物，其中該基礎(chǔ)焊劑選自KA1F4、K2A1F5、KAlF5-H2O,以及它們的混合物。
13.如權(quán)利要求11所述的焊劑組合物，其中KAlF4所包含的量是按重量計(jì)70%至90 %，不可逆脫水的K2AlF5所包含的量是按重量計(jì)5%至30%，并且任何形式的K2AlF5的總含量是按重量計(jì)10%至50%，該焊劑組合物設(shè)定為按重量計(jì)100%。
14.一種用于增加包括焊劑的含水焊劑制劑的粘度的方法，所述含水焊劑制用于將鋁部件或鋁合金部件硬釬焊到鋁、鋁合金、鋼、銅或鈦的部件上，其中不可逆脫水的K2AlF5在該含水焊劑制劑中存在并且該含水焊劑制劑老化了至少12分鐘。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中該動(dòng)態(tài)粘度增加了至少10%。
全文摘要
本發(fā)明提供了具有增加的動(dòng)態(tài)粘度的含水焊劑制劑。在這些焊劑制劑中，如果該含水焊劑制劑老化的話，不可逆脫水的K2AlF5(也表示為正交晶的K2AlF5或II相鹽)提供了增加的動(dòng)態(tài)粘度，即，該制劑中所包含的水與不可逆脫水的K2AlF5之間的接觸被保持了某一時(shí)間跨度，優(yōu)選至少12分鐘。更高的粘度改進(jìn)了硬釬焊的過程，例如因?yàn)楦俚暮竸┲苿脑撚写测F焊的部件上脫落。
文檔編號(hào)B23K35/36GK102712064SQ201080062124
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者艾爾弗雷德·奧特曼 申請(qǐng)人:蘇威氟有限公司