專(zhuān)利名稱(chēng)：一種自動(dòng)釬焊用銅焊膏及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)釬焊用銅焊膏，特別是一種銅焊膏的組成物一銅磷錫基釬料、銅釬劑、成膏體的組分及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著釬焊科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及釬焊工件形狀的小型化、多樣化及復(fù)雜化，釬焊加工業(yè)逐步以高效率的自動(dòng)化生產(chǎn)線取代落后的手工操作生產(chǎn)。釬焊操作過(guò)程是通過(guò)手工先將絲狀、條狀或片狀釬料沾上釬劑，再將沾有釬劑的釬料固定到工件需釬焊部位，隨后對(duì)工件加熱使釬料熔化實(shí)現(xiàn)工件的焊接，其生產(chǎn)效率極低，與現(xiàn)代化高速度的經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不和諧。取而代之的將是一種膏狀釬焊料——焊膏，它最大的特點(diǎn)是能通過(guò)氣動(dòng)壓擠的方法將其定量地施敷在待焊工件需焊部位，滿(mǎn)足了自動(dòng)火焰釬焊機(jī)釬焊過(guò)程中快速準(zhǔn)確加料要求，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)完成多部位的釬接，例如，電熱水器、電熱水煲及電熱咖啡壺等等的主要部件銅套電熱管與黃銅材質(zhì)法蘭盤(pán)之間的釬接，往往在一個(gè)工件上需釬焊的部位通常多達(dá)6個(gè)以上，而采用電腦自控釬焊其生產(chǎn)效率將是手工操作的幾十倍以上，可使生產(chǎn)效率大幅度提高，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。此外，釬焊生產(chǎn)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)大大地減少了釬焊過(guò)程中廢氣對(duì)操作工人健康的影響，使生產(chǎn)更加環(huán)保衛(wèi)生。中國(guó)專(zhuān)利CN1029407C公開(kāi)了一種銅基釬料焊膏及銅制飾品的焊接方法，雖然專(zhuān)利CN1029407C與本專(zhuān)利發(fā)明產(chǎn)品均是由銅釬劑、銅基釬料及有機(jī)成膏體組成，但是，兩者的銅釬劑、銅基釬料及有機(jī)成膏體的組分和制備工藝明顯不同，專(zhuān)利CN1029407C所提釬劑是傳統(tǒng)的FB102、FB103，它們具有吸潮性；在釬料方面，本專(zhuān)利通過(guò)添加微量元素，增加了浸潤(rùn)性，耐腐蝕性等；而在成膏體方面，專(zhuān)利CN1029407C所提的成膏體沸點(diǎn)低、易干化，不適合于自動(dòng)加料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于為釬焊加工業(yè)提供一種可滿(mǎn)足電腦控制火焰焊機(jī)上自動(dòng)施敷焊膏且可達(dá)到產(chǎn)品焊接質(zhì)量要求的自動(dòng)釬焊用銅焊膏及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種自動(dòng)釬焊用銅焊膏，包括釬料、釬劑、成膏體，其特征在于上述釬料、釬劑及成膏體分別由下列組分組成(按wt％計(jì))a、釬料以Cu為基體，添加合金元素P、Sn、Ni、B和稀土元素或P、Sn、Ni、Ti和稀土元素或P、Sn、Ni、In和稀土元素，其中Cu85％-90％P4％-8％Sn4％-7％Ni0.52％-1％B0.05％-0.9％Ti0.05％-0.5％In0.5％-0.9％稀土元素0.05％-0.1％b、釬劑以化學(xué)方法合成的中間體多硼化物M，其化學(xué)式為KxByOz，其中x值為1～2，y值為4～6，z值為6～9，另在多硼化物M中加入氟硼酸鉀N、助熔劑Q，其中助熔劑的化學(xué)式為KF·(1-2)HF·2.5H2O，M∶N∶Q的質(zhì)量百分比為18-22∶55-63∶17-23；
c、成膏體以不同分子量的聚異丁烯混合物和有機(jī)溶劑混溶，其中混合聚異丁烯分子量為450-800000，占成膏體13.8-17％；有機(jī)溶劑為C6-C18的混合物，占成膏體80.2-84.2％，上述成膏體還包括壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甘油酯組成的非離子型表面活性劑，其組份占成膏體的0.8-1.6％。
添加劑，所述添加劑為苯并三唑、不飽和脂肪酸酯和動(dòng)植物油，其組分占成膏體的0.75-1.25％。
一種上述銅焊膏的制備方法，首先分別制出釬料、釬劑及成膏體，其各自的制備步驟如下a、釬料(1)按釬料成分配料；(2)真空條件下熔煉；(3)精煉凈化；(4)超聲惰性氣流粉碎熔融金屬液流成液滴；(5)液滴在保護(hù)氣氛下凝固冷卻；(6)粉末粒度分級(jí)；(7)真空處理；(8)中間產(chǎn)品；b、釬劑將熔融的釬劑快速冷凝，高速打磨制備出-160目的釬劑；c、成膏體選取低、中、高分子量的聚異丁烯混合物和有機(jī)溶劑、非離子型表面活性劑、添加劑混合，并加熱至80-150℃充分?jǐn)嚢柚瞥鲇袡C(jī)膏體；
d、將分別制出的釬料、釬劑及成膏體合成，其步驟如下(1)將釬料和釬劑以12-18∶88-82的比例混合均勻；(2)將混合好的釬料和釬劑加入到有機(jī)膏體中，攪拌均勻，其中有機(jī)膏體的比例為7.60±2.5％。
本發(fā)明由于采用了在以Cu為基體的釬料中添加了P、Sn、Ni、B、Ti、In、稀土元素，特別是將P、Sn、Ni與B、Ti、In、稀土元素有機(jī)的結(jié)合于一體，不僅克服了由于釬料中含P而導(dǎo)致的釬料脆性大，強(qiáng)度低的缺陷，而且使釬料具有較好的流動(dòng)性，浸潤(rùn)性和填縫性等優(yōu)良的釬焊工藝特征，而通過(guò)化學(xué)方法先合成的具有化學(xué)去膜功能的中間體多硼化物，再通過(guò)加入氟硼酸鉀、助熔劑，并以特定的工藝制備的釬劑，具有在空氣中不吸潮或弱吸潮的特點(diǎn)，確保了焊膏表觀現(xiàn)狀及釬料的性能，又由于在成膏體的制備過(guò)程中加入苯并三唑、不飽和脂肪酸酯、動(dòng)物油等添加劑，大大增加了釬料與有機(jī)部分的表面結(jié)合力，有利于焊膏的抗分層和過(guò)管，為自動(dòng)化、大規(guī)模生產(chǎn)提供了工藝上的保證。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種自動(dòng)釬焊用銅焊膏，包括釬料、釬劑、成膏體，其特征在于上述釬料、釬劑及成膏體分別由下列組分組成(按wt％計(jì))a、釬料以Cu為基體，添加合金元素P、Sn、Ni、B和稀土元素或P、Sn、Ni、Ti和稀土元素或P、Sn、Ni、In和稀土元素，其中Cu85％-90％P4％-8％Sn4％-7％Ni0.52％-1％
B0.05％-0.9％Ti0.05％-0.5％In0.5％-0.9％稀土元素0.05％-0.1％b、釬劑以化學(xué)方法合成的中間體多硼化物M，其化學(xué)式為KxByOz，其中x值為1～2，y值為4～6，z值為6～9，另在多硼化物M中加入氟硼酸鉀N、助熔劑Q，其中助熔劑的化學(xué)式為KF·(1-2)HF·2.5H2O，M∶N∶Q的質(zhì)量百分比為18-22∶55-63∶17-23；c、成膏體以不同分子量的聚異丁烯混合物和有機(jī)溶劑混溶，其中混合聚異丁烯分子量為450-800000，占成膏體13.8-17％；有機(jī)溶劑為C6-C18的混合物，占成膏體80.2-84.2％，上述成膏體還包括壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甘油酯組成的非離子型表面活性劑，其組份占成膏體的0.8-1.6％。
添加劑，所述添加劑為苯并三唑、不飽和脂肪酸酯和動(dòng)植物油，其組分占成膏體的0.75-1.25％。
一種上述銅焊膏的制備方法，首先分別制出釬料、釬劑及成膏體，其各自的制備步驟如下a、釬料(1)按釬料成分配料；(2)真空條件下熔煉；(3)精煉凈化；(4)超聲惰性氣流粉碎熔融金屬液流成液滴；(5)液滴在保護(hù)氣氛下凝固冷卻；(6)粉末粒度分級(jí)；
(7)真空處理；(8)中間產(chǎn)品。
b、釬劑將熔融的釬劑快速冷凝，高速打磨制備出-160目的釬劑。
c、成膏體選取低、中、高分子量的聚異丁烯混合物和有機(jī)溶劑、非離子型表面活性劑、添加劑混合并加熱至80-150℃充分?jǐn)嚢柚瞥鲇袡C(jī)膏體；d、將分別制出的釬料、釬劑及成膏體合成，其步驟如下(1)將釬料和釬劑以12-18∶88-82的比例混合均勻；(2)將混合好的釬料和釬劑加入到有機(jī)膏體中，攪拌均勻，其中有機(jī)膏體的比例為7.60±2.5％。
本發(fā)明進(jìn)一步的原理及技術(shù)方案和實(shí)施方式如下(1)釬料釬料是焊膏的主要組成物，對(duì)釬焊工藝及焊接強(qiáng)度有關(guān)鍵性的影響。本發(fā)明所涉及的釬料以Cu為基體，添加適量的合金元素并采用具有獨(dú)創(chuàng)性的制粉工藝，使釬料粉末具有組織細(xì)化、成分均勻、粉末顆粒表面光滑球形度好等特點(diǎn)，克服了釬料由于P的存在而導(dǎo)致焊縫脆性大、強(qiáng)度低、氣密性及電鍍性差等缺陷，使釬料力學(xué)性能及釬焊工藝性能得到很好的改善。
采用真空熔煉超聲氣流霧化制粉技術(shù)制備本焊膏用銅釬料，該工藝具有快速凝固優(yōu)點(diǎn)，且工藝流程短、效率高，粉末顆粒表面光滑、氧含量低，成分均勻、組織細(xì)化，很好地滿(mǎn)足焊膏技術(shù)要求。具體制粉方法按成分要求配料—真空條件下熔煉—精煉凈化—超聲惰性氣流粉碎熔融金屬液流成液滴—液滴在保護(hù)氣氛下凝固冷卻—粉末粒度分級(jí)—真空處理—中間產(chǎn)品。
(2)釬劑采用化學(xué)合成法制備具有助焊性能好、不吸潮或弱吸潮、腐蝕性低、與釬料共存性好、焊后殘?jiān)俚忍匦缘母咂焚|(zhì)粉狀銅釬劑。其技術(shù)關(guān)鍵在于釬劑配方與制備工藝方法工程化技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量及性能穩(wěn)定的控制技術(shù)。
通過(guò)化學(xué)方法先合成具有化學(xué)去膜功能且在空氣中不吸潮的中間體多硼化物M，化學(xué)式為KxByOz，其中x的值為1～2，y的值為4～6，z的值為6～9。
在M中加入氟硼酸鉀N、助熔劑Q(化學(xué)式為KF·(1-2)HF·2.5H2O)，在400-500℃，讓混合物充分反應(yīng)，并脫去多余的水分，其中M∶N∶Q的質(zhì)量百分比為18-22∶55-63∶17-23；將熔融的釬劑快速冷凝、高速打磨制備出-160目的釬劑。該釬劑具有在空氣中不吸潮(或弱吸潮)的特點(diǎn)，從而保證了焊膏的表觀現(xiàn)狀及釬料的性能。在焊接溫度下，釬劑將分解出高效活性物質(zhì)，能有效去除氧化膜。釬劑生成的焊渣易溶于水，從而滿(mǎn)足了焊后易清洗、不影響電鍍的質(zhì)量。
(3)成膏體制備油潤(rùn)細(xì)膩、粘度適中、抗分層性能好、與釬料、釬劑共存性好、無(wú)味無(wú)毒、焊后無(wú)殘留物的成膏體—焊膏載體。
選取低、中、高分子量的聚異丁烯混合物和有機(jī)溶劑混溶，通過(guò)加熱(80-150℃)工藝制備出有機(jī)膏體；混合聚異丁烯分子量的范圍為450-800000，在成膏體中占13.8-17％；有機(jī)溶劑為C6-C18的混合物，在成膏體中占80.2-84.2％。
在上述成膏體中加入非離子型表面活性劑調(diào)節(jié)膏體的滑膩程度；表面活性劑主要為壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甘油酯，在成膏體中占0.8-1.6％。
加入增稠劑、抗靜電劑、抗分層劑等添加劑，以確保有機(jī)膏體的穩(wěn)定性。主要的添加劑有苯并三唑、不飽和脂肪酸酯、動(dòng)植物油等。
(4)焊膏合成將以上三種中間產(chǎn)品合成為最終焊膏產(chǎn)品，技術(shù)的關(guān)鍵在于混合體中釬料、釬劑、成膏體配比及其合成工藝，調(diào)節(jié)焊膏粘度適合于氣候的變化，穩(wěn)定焊膏綜合性能，以保證焊膏釬焊工藝性能及焊接質(zhì)量，滿(mǎn)足各種使用要求。其具體的工藝步驟可先將釬料和釬劑以12-18∶88-82的比例混合均勻，然后將混合好的釬料和釬劑加入到有機(jī)膏體中，攪拌均勻，其中有機(jī)成膏體的比例為7.60±2.50％本發(fā)明由于采用了上述組分配制，加之合理的設(shè)備配制可產(chǎn)生如下有益效果(1)釬料成分具有創(chuàng)新性，在釬料基體中添加微量合金元素，克服了由于釬料中含P、導(dǎo)致釬料脆性大、強(qiáng)度低等缺陷，使釬料具有流動(dòng)性、浸潤(rùn)性、填縫性等優(yōu)良的釬焊工藝特性，且焊縫具有優(yōu)良的力學(xué)性能和抗腐蝕性能。
(2)采用真空熔煉超聲惰性氣流霧化技術(shù)制備粉狀釬料，所制釬料粉末顆粒表面光滑、球形度高(球形率不低于95％)、含氧量低(小于150ppm)，收得率高(-100目的粉的得率在85％以上)，粉末粒度與分布可控性好，穩(wěn)定性好，從而很好地滿(mǎn)足了焊膏特性要求，確保焊膏使用過(guò)程中加料順暢和加料量的精確度。
(3)上述釬劑克服了傳統(tǒng)釬劑具有易吸潮、與釬料共存性差、焊膏易分層、釬焊時(shí)化學(xué)活性不高的缺點(diǎn)。通過(guò)化學(xué)方法先合成具有化學(xué)去膜功能且在空氣中不吸潮的中間體，再通過(guò)加入氟硼酸鹽、助熔劑，以特定的工藝制備出釬劑。該釬劑具有在空氣中不吸潮(或弱吸潮)的特點(diǎn)，從而保證了焊膏的表觀現(xiàn)狀及釬料的性能。在焊接溫度下，釬劑將分解出高效活性物質(zhì)，能有效去除氧化膜。釬劑生成的焊渣易溶于水，從而滿(mǎn)足了焊后易清洗、不影響電鍍的要求。
(4)上述成膏體及選用特定的工藝制備焊膏，能滿(mǎn)足自動(dòng)焊接生產(chǎn)的需要焊膏中的成膏體是連接釬劑與釬料的橋梁，是焊膏能否自動(dòng)加料的關(guān)鍵。本發(fā)明采取獨(dú)特的工藝將多種有機(jī)物混合體制備成粘度適中、滑膩感強(qiáng)的成膏體，并通過(guò)嚴(yán)格的檢測(cè)手段及有效地調(diào)節(jié)方法，控制不同批次的成膏體的性能指標(biāo)，避免了不同批次、溫度、存放時(shí)間等帶來(lái)的影響。成膏體中所有的成分均為惰性，并且在焊接溫度下徹底分解，不積碳、無(wú)殘留。
(5)焊膏制備工藝是焊膏能否進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的關(guān)鍵之一，在制備過(guò)程中加入表面活性添加劑，增加了釬料與有機(jī)部分的表面結(jié)合力，有利于焊膏的抗分層和過(guò)管，并有效地抑制了自動(dòng)加料拖尾現(xiàn)象。通過(guò)選擇適當(dāng)釬料、釬劑、成膏體配比，制備出的焊膏均勻、致密、稠而不粘、保存期長(zhǎng)，釬焊工藝性能好，成本低廉，技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)進(jìn)口產(chǎn)品水平，焊接工件的合格率大于95％，實(shí)施例1 釬料中的成分為P5.5％、Sn6％、Ni0.5％、B及稀土元素微量，余量Cu。熔融后的釬劑中B13.5％、K30.2％、F45.6％、O余量。有機(jī)膏體(占7.75％)中混合聚異丁烯15.6％，C6-C1582.3％，表面活性劑1.2％，添加劑0.9％。釬料∶釬劑＝84.5∶15.5。
實(shí)施例2 釬料中的成分為P6.5％、Sn6％、Ni0.6％、Ti及稀土元素微量，余量Cu。熔融后的釬劑中B15.02％、K31.23％、F46.14％、O余量。有機(jī)膏體(占6.78％)中混合聚異丁烯14.2％，C6-C1583.2％，表面活性劑1.5％，添加劑1.1％。釬料∶釬劑＝83.0∶17.0。
實(shí)施例3 釬料中的成分為P7％、Sn7.5％、Ni0.8％、In及稀土元素微量，余量Cu。熔融后的釬劑中B16.25％，K32.10％，F(xiàn)44.50％，O余量。有機(jī)膏體(占8.00％)中混合聚異丁烯16.4％，C6-C15為81.2％，表面活性劑1.3％，添加劑1.1％。釬料∶釬劑＝82.4∶17.6。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)釬焊用銅焊膏，包括釬料、釬劑、成膏體，其特征在于上述釬料、釬劑及成膏體分別由下列組分組成(按wt％計(jì))a、釬料以Cu為基體，添加合金元素P、Sn、Ni、B和稀土元素或P、Sn、Ni、Ti和稀土元素或P、Sn、Ni、In和稀土元素，其中Cu85％-90％P4％-8％Sn4％-7％Ni0.52％-1％B0.05％-0.9％Ti0.05％-0.5％In0.5％-0.9％稀土元素 0.05％-0.1％b、釬劑以化學(xué)方法合成的中間體多硼化物M，其化學(xué)式為KxByOz，其中x值為1～2，y值為4～6，z值為6～9，另在多硼化物M中加入氟硼酸鉀N、助熔劑Q，其中助熔劑的化學(xué)式為KF·(1-2)HF·2.5H2O，M∶N∶Q的質(zhì)量百分比為18-22∶55-63∶17-23；c、成膏體以不同分子量的聚異丁烯混合物和有機(jī)溶劑混溶，其中混合聚異丁烯分子量為450-800000，占成膏體13.8-17％；有機(jī)溶劑為C6-C18的混合物，占成膏體80.2-84.2％，上述成膏體還包括壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甘油酯組成的非離子型表面活性劑，其組份占成膏體的0.8-1.6％；添加劑，所述添加劑為苯并三唑、不飽和脂肪酸酯和動(dòng)植物油，其組分占成膏體的0.75-1.25％。
2.一種上述銅焊膏的制備方法，首先分別制出釬料、釬劑及成膏體，其各自的制備步驟如下a、釬料(1)按釬料成分配料；(2)真空條件下熔煉；(3)精煉凈化；(4)超聲惰性氣流粉碎熔融金屬液流成液滴；(5)液滴在保護(hù)氣氛下凝固冷卻；(6)粉末粒度分級(jí)；(7)真空處理；(8)中間產(chǎn)品；b、釬劑將熔融的釬劑快速冷凝，高速打磨制備出-160目的釬劑。c、成膏體選取低、中、高分子量的聚異丁烯混合物和有機(jī)溶劑、非離子型表面活性劑、添加劑混合并加熱至80-150℃充分?jǐn)嚢柚瞥鲇袡C(jī)膏體；d、將分別制出的釬料、釬劑及成膏體合成成焊膏，其步驟如下(1)將釬料和釬劑以12-18∶88-82的比例混合均勻；(2)將混合好的釬料和釬劑加入到有機(jī)膏體中，攪拌均勻，其中有機(jī)膏體的比例為7.60±2.5％。
全文摘要
一種自動(dòng)釬焊用銅焊膏及其制備方法，包括釬料、釬劑、成膏體，所述釬料以Cu為基體，添加合金元素P、Sn、Ni、B、Ti、In及稀土元素，所述釬劑以化學(xué)方法合成的中間體多硼化物M，另在多硼化物M中加入氟硼酸鉀N、助熔劑Q，所述成膏體以不同分子量的聚異丁烯混合物和有機(jī)溶劑混溶。本發(fā)明由于采用了在以Cu為基體的釬料中添加了P、Sn、Ni、B、Ti、In、稀土元素，特別是將P、Sn、Ni與B、Ti、In、稀土元素有機(jī)的結(jié)合于一體，使釬料具有較好的流動(dòng)性，浸潤(rùn)性和填縫性，而通過(guò)化學(xué)方法先合成的多硼化物，再通過(guò)加入氟硼酸鉀、助熔劑，確保了焊膏表觀現(xiàn)狀及釬料的性能。又由于在成膏體的制備過(guò)程中加入的添加劑，有利于焊膏的過(guò)管，為自動(dòng)化、大規(guī)模生產(chǎn)提供了保證。
文檔編號(hào)C22C1/02GK1586795SQ20041005127
公開(kāi)日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日
發(fā)明者陳志祥, 楊凱珍, 曾燕, 劉宏江, 劉鳳美, 黃齊博, 蔡志紅, 蔡沛沛, 劉福平, 陳平, 周美霞, 黃云帥, 張碧波, 鐘文晨 申請(qǐng)人:廣州有色金屬研究院