專利名稱：一種用于熱浸鍍錫的稀土助鍍劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種助鍍劑及其制備方法，具體地說(shuō)是一種用于銅線、銅包覆金屬?gòu)?fù)合線材(銅包鋼線、銅包鋁線等)熱浸鍍錫的稀土助鍍劑及其制備方法，屬于焊接和熱浸鍍技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
銅線、銅包鋼線等是電容器及電阻器等電子元器件的引出線、電纜導(dǎo)體及電磁屏蔽編織護(hù)套母線等，在其表面鍍錫的目的主要是獲得良好的可焊性，以及提高線材的耐腐蝕性。電子元器件引出線可焊性的好壞直接影響電子產(chǎn)品的質(zhì)量和整機(jī)的可靠性；較好的耐腐蝕性則能保證電力安全傳輸，在惡劣環(huán)境下有高抗電磁干擾的能力，延長(zhǎng)電纜使用壽命等。一般，可焊性和耐腐蝕性則與鍍錫層的厚度密切相關(guān)，鍍錫層越薄，性能越差。當(dāng)鍍 錫層厚度在6 μ πΓ15 μ m之間時(shí)，線材具有良好的可焊性和耐腐蝕性能。為了在銅線或線材銅鍍層表面形成可焊性和耐腐蝕性優(yōu)良的鍍錫層，在進(jìn)入熔融錫浴之前需要先浸潰助鍍劑，助鍍劑必須具備化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不與銅線或銅層表面發(fā)生反應(yīng)，粘度、表面張力和熔點(diǎn)較低，在熱浸鍍時(shí)能迅速分解等特點(diǎn)，能有效地去除銅線或銅層表面的氧化膜及防止再次被氧化，提高表面活性，減小表面張力，提高錫浴的吸附和浸潤(rùn)能力等。常用助鍍劑分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類，前者包括無(wú)機(jī)酸(鹽酸、氫氟酸、磷酸等)和無(wú)機(jī)鹽型(氯化鋅、氯化銨、氯化鉀、氟化鈉等)，有較強(qiáng)的去除氧化物的能力，常作為活性劑使用，但對(duì)金屬基體有強(qiáng)腐蝕作用，且在銅線進(jìn)入錫鍋時(shí)會(huì)釋放有害氣體。后者包括有機(jī)酸(乳酸、水楊酸、硬脂酸等)、有機(jī)胺鹽(鹽酸苯胺、磷酸苯胺、鹽酸二乙胺等)、胺及酰胺類有機(jī)物(乙酰胺、三乙醇胺等)和松香型等，熱穩(wěn)定性和活性較高，腐蝕性較小，在界面處能發(fā)生多相絡(luò)合催化反應(yīng)，以多種形式去除銅基體表面的氧化物，提高液態(tài)錫對(duì)銅表面的潤(rùn)濕與鋪著能力，但某些化學(xué)品會(huì)對(duì)環(huán)境和人體產(chǎn)生不利的影響。由于線材高速(60m/mirT300m/min)經(jīng)過(guò)錫浴、停留時(shí)間很短，而傳統(tǒng)助鍍劑的吸附、浸潤(rùn)能力有限，所以銅線材一次熱浸鍍錫層的厚度很薄，一般不大于3 μ m，難以滿足電子、電線電纜產(chǎn)品對(duì)可焊性和防護(hù)性能的要求。為此，常在一次鍍錫后再進(jìn)行二次加厚鍍，不僅增加了生產(chǎn)成本，還降低了生產(chǎn)效率和成品率。發(fā)明專利申請(qǐng)(公開(kāi)號(hào)CN101234460A)公開(kāi)了一種水溶性熱浸鍍錫助焊劑及其制備方法，助焊劑由去氧化膜劑、銅錫離子絡(luò)合劑、表面活性劑及溶劑組成，化學(xué)活性高，潤(rùn)濕性良好，能防止基材和錫料的氧化，用于玻璃封裝二極管引線浸可焊性錫。發(fā)明專利申請(qǐng)(公開(kāi)號(hào)CN1163331C)公開(kāi)了一種晶體管引線熱浸錫用助焊劑，其由氯化鋅、聯(lián)氨酸鹽、乙二醇單乙基醚和水組成，其pH值為5. (Γ6. O,具有化學(xué)活性及潤(rùn)濕性好、防止母材和焊料氧化性能好等特點(diǎn)，適用于連續(xù)大生產(chǎn)的自動(dòng)浸錫機(jī)。發(fā)明專利申請(qǐng)(公開(kāi)號(hào)CN102121088B)公開(kāi)了一種銅線熱鍍錫用助焊劑配方及其配制方法，助焊劑由氯化鋅、氯化銨、三乙醇膠、0P-10乳化劑、鹽酸、去離子水組成，具有銅線鍍錫層均勻、結(jié)構(gòu)緊密、性能優(yōu)越、環(huán)境友好等特點(diǎn)。文獻(xiàn)(電線電纜，2007，(6) :29)闡述了國(guó)內(nèi)銅線鍍錫生產(chǎn)線普遍采用的是氯化鋅、氯化銨的水溶液作為助鍍劑，具有一定的還原性，可破壞錫液表面的氧化膜，但本身也會(huì)與錫液發(fā)生反應(yīng)消耗一部分錫。文獻(xiàn)(光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù)，2010，(5):32)在生產(chǎn)鍍錫圓銅線時(shí)使用以松香為主要成分的混合液作為助鍍劑，但操作時(shí)易粘手，污染表面，且濃度過(guò)大時(shí)會(huì)引起鍍錫圓銅線在高溫下變色。上述專利和文獻(xiàn)中的熱浸鍍錫助鍍劑都不同程度的存在去除氧化膜能力不理想、操作不方便、對(duì)環(huán)境有影響等問(wèn)題，而且都未能在一次浸鍍的條件下得到大于3μπι厚度的鍍錫層，不能充分保證電子產(chǎn)品引線、電線電纜芯線用銅線(銅包鋼線、銅包鋁線等)熱浸鍍錫層的可焊性和防護(hù)性能。
三
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處，本發(fā)明旨在提供一種用于熱浸鍍錫的稀土助鍍劑及其制備方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提高助鍍劑的去氧化膜能力和熱穩(wěn)定性能，并且提高一次浸鍍鍍錫層的厚度。本發(fā)明采取無(wú)機(jī)助鍍劑和有機(jī)助鍍劑組合的方法，利用稀土化合物的改性作用，改善了助鍍劑的熱穩(wěn)定性和去除氧化膜的能力，降低了腐蝕性，明顯提高了熔融錫液對(duì)銅基體(鍍銅層)的吸附、潤(rùn)濕和鋪展性能，一次浸鍍便可獲得厚度為6 μ πΓ9 μ m的鍍錫層，為電子引線等產(chǎn)品的可焊性和抗氧化性提供了有力的保障。本發(fā)明用于熱浸鍍錫的稀土助鍍劑，其特征在于以IL稀土助鍍劑計(jì)其原料構(gòu)成如下無(wú)機(jī)鹽80 150g,有機(jī)酸5(Tl00g，有機(jī)胺鹽15 25g，稀土化合物2 12g，溶劑，添加量為各原料混合后加溶劑定容至IL ；所述無(wú)機(jī)鹽選自氯化鋅、氯化銨、氯化鉀、氯化亞錫中的一種或幾種，溶于IOOlOOmL質(zhì)量濃度30-40%的鹽酸溶液后與其他原料混合；所述有機(jī)酸選自乳酸、水楊酸、硬脂酸中的一種或幾種，若為幾種時(shí)比例任意；所述有機(jī)安鹽選自鹽酸苯胺、磷酸苯胺或鹽酸二乙胺；所述稀土化合物選自氯化鈰(CeCl3 · 7H20)、氯化鑭(LaCl3 ·6Η20)或氯化釔(YCl3 · 6Η20)；所述有機(jī)酸、有機(jī)胺鹽和稀土化合物溶于400-600mL醇類溶劑后與其他原料混合；所述溶劑為醇類溶劑或蒸餾水。所述醇類溶劑選自乙醇、丙醇或異丙醇。所述無(wú)機(jī)鹽為氯化鋅及其余三種無(wú)機(jī)鹽中任意一種或幾種時(shí)，氯化鋅的質(zhì)量占無(wú)機(jī)鹽總質(zhì)量的70%，其余比例任意。本發(fā)明用于熱浸鍍錫的稀土助鍍劑的制備方法如下a、以10(T200mL的質(zhì)量濃度30_40%的鹽酸溶液溶解8(Tl50g的無(wú)機(jī)鹽，攪拌均勻后得到A液；
b、以40(T600mL的醇類溶劑溶解5(Tl00g有機(jī)酸、15 25g有機(jī)胺鹽和2 12g稀土化合物，攪拌均勻后得到B液；C、將A液倒入B液中，加蒸餾水或醇類溶劑定容至IL后攪拌均勻。與已有熱浸鍍錫技術(shù)中不含稀土，組分單一的助鍍劑相比，本發(fā)明助鍍劑并非簡(jiǎn)單將無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)酸和有機(jī)胺鹽組合相加，而是利用稀土化合物加以改性，強(qiáng)化了去除銅表面氧化膜的作用，顯著提高了錫液對(duì)銅表面的潤(rùn)濕鋪展及吸附的能力，有效地增加了一次浸錫層的厚度，提高了銅或銅復(fù)合線材的可焊性和耐腐蝕性能。本發(fā)明助鍍劑的各個(gè)組分不僅能以不同的方式去除氧化物，還可以相互增強(qiáng)除膜作用；降低錫液與銅的表面張力，促使錫對(duì)銅表面的吸附。無(wú)機(jī)鹽主要以形成絡(luò)合酸的形式溶解金屬氧化物(MeO)，反應(yīng)式為ZnCl2+H20 — H [ZnCl2OH]Me0+2H [ZnCl2OH] — Me [ZnCl2OH] +H2O有機(jī)酸主要依靠羧基的作用，以金屬皂的形式去除表面的金屬氧化物，反應(yīng)式為Me0+2R · COOH — (R · C00H) 2Me+H20有機(jī)胺鹽在經(jīng)過(guò)熔融錫液時(shí)，分解產(chǎn)物可與金屬氧化物作用，將其去除，反應(yīng)式為2RNH2 · HX+MeO — 2RNH2+MeX2+H20稀土的電負(fù)性很低，化學(xué)活性很高，不僅能吸附在表面，降低表面張力，提高錫液對(duì)銅表面的潤(rùn)濕鋪展能力與可焊性，增加鍍錫層厚度；而且，還可以增強(qiáng)無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)酸和有機(jī)胺鹽去除氧化膜的功能，明顯提高抗氧化性。因此，科學(xué)地將多種去除氧化物的組分加以組合，發(fā)揮稀土的改性作用，能顯著提高助鍍劑的去膜、浸潤(rùn)、增厚能力。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在I、本發(fā)明將無(wú)機(jī)和有機(jī)助鍍劑組合使用，既有很高的活性和熱穩(wěn)定性，很強(qiáng)的去除銅基體氧化膜的能力及銅基對(duì)錫吸附與浸潤(rùn)能力，又大大降低了助鍍劑腐蝕性，屬環(huán)境友好型。2、本發(fā)明在助鍍劑中加入氯化稀土，發(fā)揮了稀土高活性、高吸附性等作用，降低了表面張力，提高了鍍錫層與銅基體的結(jié)合力，明顯增加了熱浸鍍錫層的厚度，一次浸鍍便可獲得厚度為6 μ πΓ9 μ m的鍍錫層。3、使用本發(fā)明的含稀土助鍍劑，得到的熱浸鍍錫層結(jié)晶致密、光滑平整、色澤均勻，可焊性和抗氧化性優(yōu)異。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明助鍍劑的實(shí)施例證(以I升助鍍劑計(jì))如下實(shí)施例I :以IOOmL質(zhì)量濃度36%的鹽酸溶液溶解80g無(wú)機(jī)鹽(56g氯化鋅+24g氯化銨)，攪 拌均勻待用，是為A液。將IOOg乳酸溶解于400mL乙醇中，再在其中溶解20g鹽酸苯胺，最后再溶解2g氯化鈰，攪拌均勻待用，是為B液。將A液緩慢倒入B液中，再加乙醇定容至1L，攪拌均勻，即得熱浸鍍錫的稀土助鍍劑。
銅線(或銅包鋼線、銅包鋁線)經(jīng)過(guò)去脂、清洗等預(yù)處理后，連續(xù)浸沒(méi)通過(guò)該稀土改性助鍍劑，隨后再快速經(jīng)過(guò)熔融錫鍋(在錫浴中時(shí)間為I. 5^2s),使用該稀土改性助鍍劑得到的熱浸鍍錫層厚度為8. 5^9. O μ m。實(shí)施例2 以120mL質(zhì)量濃度36%的鹽酸溶液溶解IOOg無(wú)機(jī)鹽(70g氯化鋅+30g氯化銨)，攪拌均勻待用，是為A液。將50g水楊酸溶解于400mL乙醇中，再在其中溶解20g鹽酸苯胺，最后再溶解 6g氯化鑭，攪拌均勻待用，是為B液。將A液緩慢倒入B液中，再加蒸餾水定容至IL體積，攪拌均勻，即得熱浸鍍錫的稀土助鍍劑。銅線(或銅包鋼線、銅包鋁線)經(jīng)過(guò)去脂、清洗等預(yù)處理后，連續(xù)浸沒(méi)通過(guò)該稀土改性助鍍劑，隨后再快速經(jīng)過(guò)熔融錫鍋(在錫浴中時(shí)間為I. 5^2s),使用該稀土改性助鍍劑得到的熱浸鍍錫層厚度為7. 5^8. Oym0實(shí)施例3 以170mL質(zhì)量濃度36%的鹽酸溶液溶解150g無(wú)機(jī)鹽(105g氯化鋅+45g氯化銨)，攪拌均勻待用，是為A液。將50g硬脂酸溶解于400mL乙醇中，再在其中溶解20g鹽酸苯胺，最后再溶解4g氯化釔，攪拌均勻待用，是為B液。將A液緩慢倒入B液中，再加蒸餾水定容至IL體積，攪拌均勻，即得熱浸鍍錫的稀土助鍍劑。銅線(或銅包鋼線、銅包鋁線)經(jīng)過(guò)去脂、清洗等預(yù)處理后，連續(xù)浸沒(méi)通過(guò)該稀土改性助鍍劑，隨后再快速經(jīng)過(guò)熔融錫鍋(在錫浴中時(shí)間為I. 5^2s),使用該稀土改性助鍍劑得到的熱浸鍍錫層厚度為6. (Γ7. O μ m。對(duì)比例I :以800mL乙醇溶解150mL乳酸，再加蒸餾水至IL體積，攪拌均勻，即得熱浸鍍錫的助鍍劑。銅線(或銅包鋼線、銅包鋁線)經(jīng)過(guò)去脂、清洗等預(yù)處理后，連續(xù)浸沒(méi)通過(guò)該助鍍劑，隨后再快速經(jīng)過(guò)熔融錫鍋(在錫浴中時(shí)間為I. 5 2s)，使用該助鍍劑得到的熱浸鍍錫層厚度為 2. O 2. 3 μ m。
權(quán)利要求
1.一種用于熱浸鍍錫的稀土助鍍劑，其特征在于以IL稀土助鍍劑計(jì)其原料構(gòu)成如下 無(wú)機(jī)鹽80 150g, 有機(jī)酸5(Tl00g， 有機(jī)胺鹽15 25g， 稀土化合物2 12g， 溶劑,添加量為各原料混合后加溶劑定容至IL ； 所述無(wú)機(jī)鹽選自氯化鋅、氯化銨、氯化鉀、氯化亞錫中的ー種或幾種，溶于10(T200mL質(zhì)量濃度30-40%的鹽酸溶液后與其他原料混合； 所述有機(jī)酸選自乳酸、水楊酸、硬脂酸中的ー種或幾種； 所述有機(jī)胺鹽選自鹽酸苯胺、磷酸苯胺或鹽酸ニこ胺； 所述稀土化合物選自氯化鈰、氯化鑭或氯化釔； 所述有機(jī)酸、有機(jī)胺鹽和稀土化合物溶于400-600mL醇類溶劑后與其他原料混合； 所述溶劑為醇類溶劑或蒸餾水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于熱浸鍍錫的稀土助鍍劑，其特征在于所述醇類溶劑選自こ醇、丙醇或異丙醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于熱浸鍍錫的稀土助鍍劑，其特征在于所述無(wú)機(jī)鹽為氯化鋅及其余三種無(wú)機(jī)鹽中任意ー種或幾種時(shí)，氯化鋅的質(zhì)量占無(wú)機(jī)鹽總質(zhì)量的70%，其余比例任意。
4.一種權(quán)利要求I所述的用于熱浸鍍錫的稀土助鍍劑的制備方法，其特征在于按以下步驟操作 a、以10(T200mL的質(zhì)量濃度30-40%的鹽酸溶液溶解8(Tl50g的無(wú)機(jī)鹽，攪拌均勻后得到A液； b、以40(T600mL的醇類溶劑溶解5(Tl00g有機(jī)酸、15 25g有機(jī)胺鹽和2 12g稀土化合物，攪拌均勻后得到B液； C、將A液倒入B液中，加蒸餾水或醇類溶劑定容至IL后攪拌均勻。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于熱浸鍍錫的稀土助鍍劑及其制備方法，稀土助鍍劑以1L計(jì)其原料構(gòu)成如下無(wú)機(jī)鹽80~150g，有機(jī)酸50~100g，有機(jī)胺鹽15~25g，稀土化合物2~12g，溶劑，添加量為各原料混合后加溶劑定容至1L。本發(fā)明利用稀土化合物的改性作用，改善了助鍍劑的熱穩(wěn)定性和去除氧化膜的能力，降低了腐蝕性，明顯提高了熔融錫液對(duì)銅基體(鍍銅層)的吸附、潤(rùn)濕和鋪展性能，一次浸鍍便可獲得厚度為6μm~9μm的鍍錫層，為電子引線等產(chǎn)品的可焊性和抗氧化性提供了有力的保障。
文檔編號(hào)C23C2/08GK102660724SQ20121015217
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者周赟, 宣天鵬, 張萬(wàn)利, 汪亮 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)