一種高活性的硬釬劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高活性的硬焊劑及其制備方法，包括高于450℃的溫度下發(fā)揮作用的硬焊劑以及活性物質(zhì)，所述活性物質(zhì)為無機(jī)酸、無機(jī)金屬鹽、有機(jī)酸、有機(jī)鹵化物、胺、酰胺中至少一種；所述活性物質(zhì)含量為0.5?20wt％。本發(fā)明制備的釬劑能用于銅及銅合金、銀及銀合金、鋼和不銹鋼的釬焊，在加熱過程中能夠持續(xù)去除釬料及母材表面的氧化物，可以配合焊片、焊絲、焊膏等各種形式的焊料使用，具有操作簡單，可實(shí)施性強(qiáng)，使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，極大提高了現(xiàn)有焊劑的各項(xiàng)性能。
【專利說明】
一種高活性的硬釬劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種高活性的硬焊劑及其制備方法，用于釬焊銅及銅合金、銀及銀合金、鋼和不銹鋼等材料?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]焊劑也叫釬劑，用于釬焊過程中除去釬料與母材表面生成的氧化物并防止再次氧化，為釬料在母材表面的鋪展創(chuàng)造條件。在加熱的過程中，金屬表面很快形成氧化膜，表面氧化膜的存在使液態(tài)釬料不能潤濕。同樣若液態(tài)釬料被氧化膜包圍，也不能在母材上鋪展。 因此，母材與釬料表面氧化膜的徹底清除是非常重要的。釬劑根據(jù)釬焊溫度的不同通常被分為軟釬劑(450°C以下)和硬釬劑(450°C以上)。在銅及銅合金、銀及銀合金、鋼和不銹鋼等材料的釬焊過程中，配合釬料的融化溫度，硬釬劑通常主要以硼砂、硼酸及它們的混合物為基體，再添加某些堿金屬或堿土金屬氟化物，氟硼酸鹽來獲得合適的活性溫度。這些硬釬劑通常熔點(diǎn)較高(比如，氟硼酸鉀的熔點(diǎn)是530°C)，在較高的溫度下才發(fā)揮活性作用。而焊接過程中釬料及母材在更低的溫度下，已經(jīng)發(fā)生表面氧化，這為后期氧化物的去除增添了負(fù)擔(dān)，不利于釬料的潤濕鋪展。
[0003]因此，配置一種高活性的，從低溫加熱到高溫過程中能夠持續(xù)保護(hù)母材與釬料，除去表面氧化物的硬焊劑具有重要意義。
[0004]無機(jī)酸、無機(jī)金屬鹽、有機(jī)酸、有機(jī)鹵化物、胺、酰胺等物質(zhì)是常用的軟釬劑活性物質(zhì)，可以在低溫(450°C以下)有效除去金屬表面的氧化物質(zhì)。專利CN201410096774.9(—種無機(jī)助焊劑)及CN201210480652-—種活性助焊劑采用氯化鋅、鹽酸等作為軟釬劑，用于在低溫(450度以下釬焊)下釬焊鐵及非鐵金屬。但由于所用活性物質(zhì)本身的限制，但僅僅使用這些活性物質(zhì)并不能用于高溫釬焊(指硬釬焊)銅及銅合金、銀及銀合金、鋼和不銹鋼等。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]目前，在釬焊銅及銅合金、銀及銀合金、鋼和不銹鋼的過程中，所用硬釬劑的活性溫度較高，只能在高于450°C的溫度下發(fā)揮作用，但在焊接過程中釬料及母材在更低的溫度下，已經(jīng)發(fā)生表面氧化，這為后期氧化物的去除增添了負(fù)擔(dān)，不利于釬料的潤濕鋪展，影響最終的焊接效果。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對在提出在現(xiàn)有硬釬劑中加入低溫活性物質(zhì)(無機(jī)酸、無機(jī)金屬鹽、有機(jī)酸、有機(jī)鹵化物、胺、酰胺等)，克服現(xiàn)有硬焊劑的缺陷，提供一種在加熱過程中能夠持續(xù)除去母材與釬料表面氧化物的助焊劑。此方法操作簡單，成本低、效率高、能夠有效促進(jìn)釬料的潤濕與鋪展。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高活性的硬焊劑，包括高于450°C的溫度下發(fā)揮作用的硬焊劑以及活性物質(zhì)，所述活性物質(zhì)為無機(jī)酸、無機(jī)金屬鹽、有機(jī)酸、有機(jī)鹵化物、 胺、酰胺中至少一種;所述活性物質(zhì)含量為〇.5_20wt %。
[0007]進(jìn)一步的，所述活性物質(zhì)為氯化鋅、鹽酸、硬脂酸、溴化胺中一種或多種。所述活性物質(zhì)含量可以優(yōu)選為5_15wt%，更優(yōu)選的為8_12wt%。
[0008]進(jìn)一步的，所述高于450°C的溫度下發(fā)揮作用的硬焊劑包含用于銅、銅合金、銀、銀合金、鋼、不銹鋼等釬焊的硬焊劑。
[0009]進(jìn)一步的，所述高于450°C的溫度下發(fā)揮作用的硬焊劑包含硼、硼酸、硼酸鹽中至少一種，以及堿金屬或堿土金屬氟化物、氟硼酸鹽中的至少一種。
[0010]進(jìn)一步的，所述硬焊劑以粉末、糊、膏、溶液或懸浮液的形式存在。
[0011]本發(fā)明中，為了能在升溫過程中持續(xù)去除氧化物，所述活性物質(zhì)的添加比例最優(yōu)為0.5_20wt %，能夠有效促進(jìn)釬料的潤濕與鋪展。
[0012]本發(fā)明還提供一種上述硬焊劑制備方法，包括如下步驟:
[0013]第一步:在高于450°C的溫度下發(fā)揮作用的硬焊劑中加入活性物質(zhì)；[〇〇14]第二步:充分混合。
[0015]進(jìn)一步的，所述第一步中，活性物質(zhì)包括無機(jī)酸、無機(jī)金屬鹽、有機(jī)酸、有機(jī)鹵化物、胺、酰胺等。此類活性物質(zhì)在較低溫度下可以溶解或破壞氧化膜，減小釬料對母材的表面張力。
[0016]進(jìn)一步的，第二步中，根據(jù)現(xiàn)有硬釬劑的存在形式(膏狀，粉狀，液態(tài)，懸浮液等)， 加入活性物質(zhì)后，可以采用多種方式進(jìn)行充分混合，所述混合裝置可采用三輥研磨機(jī)、剪切乳化機(jī)、磁力攪拌機(jī)、勻質(zhì)機(jī)、球磨機(jī)、分散機(jī)、粉碎機(jī)、混料機(jī)、流體對撞機(jī)中的一種或者多種。
[0017]在現(xiàn)有高于450°C的溫度下發(fā)揮作用的硬焊劑中加入低溫活性物質(zhì)是現(xiàn)有技術(shù)中未曾出現(xiàn)過的，而本發(fā)明巧妙地將這些用于軟釬劑中的低溫活性物質(zhì)引入到所述硬釬劑中，輔助硬釬劑在450度以下去除氧化物，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)硬釬劑在450以下幾乎不發(fā)揮作用的不足，打破了技術(shù)常規(guī)思路。
[0018]本發(fā)明改進(jìn)后的硬焊劑能夠在低溫階段(450度以下)有效除去氧化物；由于在升溫階段持續(xù)去除氧化物，減輕了釬焊溫度下硬焊劑的還原負(fù)擔(dān)，因此加入相對少量的硬焊劑即可達(dá)到同樣或更好的效果，減少了焊劑的用量;此外，本發(fā)明所制備的焊劑可以以粉末、糊、膏、溶液或懸浮液的形式存在，因此可以配合焊片、焊絲、焊膏等多種形式的焊料使用，具有操作簡單，實(shí)用性強(qiáng)，使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0020](1)創(chuàng)造性地在高于450°C的溫度下發(fā)揮作用的硬焊劑中加入活性物質(zhì)，利用這些活性物質(zhì)在較低溫度下除去金屬氧化物來提高現(xiàn)有焊劑的活性，有效地促進(jìn)釬料的潤濕與鋪展，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)硬釬劑在450以下幾乎不發(fā)揮作用的不足。[〇〇21](2)本發(fā)明由于加入了低溫活性物質(zhì)，還原能力得到加強(qiáng)，因此可減少硬釬劑的用量。
[0022](3)可以配合焊片、焊絲、焊膏等多種形式的焊料使用，具有操作簡單，可實(shí)施性強(qiáng)，使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
[0023](4)本發(fā)明制備過程簡單，可實(shí)施性強(qiáng)，有望在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用?！靖綀D說明】
[0024]圖1是本發(fā)明一較優(yōu)實(shí)施例的焊劑的制備工藝流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]以下結(jié)合本發(fā)明技術(shù)提供以下實(shí)施例，以對本發(fā)明做進(jìn)一步理解。[〇〇27] 實(shí)施例1
[0028]本實(shí)施例提供一種高活性焊劑的制備方法，用于銅及銅合金、銀及銀合金、鐵、不銹鋼和其他硬質(zhì)合金的釬焊。通過在商用焊劑中加入氯化鋅，來提高銀釬焊劑的活性，基本操作步驟如下:[〇〇29]第一步，稱量商用焊劑(牌號QJ102)20g，加入5g氯化鋅；
[0030]第二步，將第一步得到的混合物放入混料機(jī)混合；
[0031]第三步，加入適量水配成懸浮液待用。
[0032]氯化鋅的熔點(diǎn)約為280°C，不能用作硬焊劑，但與硬焊劑(是指高于450°C的溫度下發(fā)揮作用的硬焊劑)配合使用可以提高其還原活性。氯化鋅與水相互作用所形成的絡(luò)合酸 (H[ZnCl20H])，能夠溶解金屬氧化物，以達(dá)到去除氧化膜的目的。按照上述步驟即配置得到高活性的焊劑產(chǎn)品，實(shí)際應(yīng)用過程中也可將第二步得到的粉末混合物置于密閉容器內(nèi)密封保存。[〇〇33]將該焊劑用于紫銅的焊接，由于活性的提高，同次焊接所使用的焊劑減少為原先的4/5，焊接過程中釬料流動性好，焊縫光潔飽滿。[〇〇34] 實(shí)施例2
[0035]本實(shí)施例提供一種高活性焊劑的制備方法，用于銅及銅合金、銀及銀合金、鐵、不銹鋼和其他硬質(zhì)合金的釬焊。與實(shí)施例1的不同之處在于:改變了活性物質(zhì)種類與添加量。 本實(shí)施例在硬釬劑中加入了無機(jī)酸(鹽酸)，基本操作步驟如下:[〇〇36] 第一步，稱量10g KF，10g硼酸，加入300ml水；[〇〇37]第二步，滴入1.6g濃鹽酸；[〇〇38]第三步，置于磁力攪拌機(jī)中，充分溶解后形成透明溶液。
[0039]與實(shí)施例1相比，本實(shí)施例采用的鹽酸活性更強(qiáng)。鹽酸能與金屬氧化物(MeO)反應(yīng)后形成金屬氯化鹽(MeC12)和水，因此能有效去除表面氧化物，本實(shí)施例的焊劑最終以溶液的形式存在，由于鹽酸存在一定的揮發(fā)性，對人體皮膚與呼吸系統(tǒng)有一定的刺激，制得的產(chǎn)品需密封保存。
[0040]本實(shí)施例對硅青銅、錳青銅及不銹鋼的釬焊特別有效，得到的焊接接頭強(qiáng)度高，由于焊劑活性高，用量減少為原先的3/5，只形成少量的焊渣。[〇〇41 ] 實(shí)施例3
[0042]本實(shí)施例提供一種高活性焊劑的制備方法。與實(shí)施例1和2的主要不同之處在于: 改變了活性物質(zhì)種類與添加量，并改變了焊劑的使用形式。本實(shí)施例在硬釬劑中加入了有機(jī)酸(硬脂酸)，基本操作步驟如下(圖1):[〇〇43]第一步，稱量15g硼砂，2g氟硼酸鉀；
[0044]第二步，加入1.9g硬脂酸，置于混料機(jī)內(nèi)充分混合；
[0045]第三步，加入適量有機(jī)粘接劑，配成膏狀釬劑；[〇〇46] 第四步，置于三輥研磨機(jī)研磨40次。
[0047]本實(shí)施例采用的硬脂酸屬于有機(jī)酸，依靠羧基的作用，可除去母材與釬料表面的氧化膜，與金屬氧化物(MeO)反應(yīng)后形成有機(jī)金屬鹽(Me(C17H35C00)2))。第二步所形成的粉末混合物可以直接保存于密封容器中或按照第三步配成膏狀釬劑使用。其中第三步采用丙烯酸樹脂作為粘接劑，添加比例為l〇wt%。進(jìn)一步的，在該膏狀釬劑中加入粉狀釬料并充分混合，可配置成焊膏。
[0048]本實(shí)施例所制備的高活性釬劑保質(zhì)期長，能夠穩(wěn)定保存。配置成焊膏后，可以與自動點(diǎn)膠裝置配合使用，實(shí)現(xiàn)定量定位自動化點(diǎn)膏，使焊接過程更加穩(wěn)定可靠。
[0049]實(shí)施例4
[0050]本實(shí)施例提供一種高活性焊劑的制備方法。與實(shí)施例1、2和3的主要不同之處在于:改變了活性物質(zhì)種類與添加量，本實(shí)施例基本操作步驟如下:[0051 ]第一步，稱量10g氧化硼，2g氟硼酸鉀；[〇〇52]第二步，加入2g溴化胺，于混料機(jī)內(nèi)充分混合。
[0053]本實(shí)施例采用的溴化胺在釬焊加熱過程中與金屬氧化物反應(yīng)形成熔鹽，能夠有效除去氧化物。本實(shí)施例中的高活性釬劑中可以加入水形成懸浮液或者加入粘接劑配成膏狀釬劑使用。此焊劑用于釬焊銅及銅合金，能有效促進(jìn)釬料的潤濕與鋪展。[〇〇54]本發(fā)明創(chuàng)造性地在高于450°C的溫度下發(fā)揮作用的硬焊劑中加入活性物質(zhì)，利用這些活性物質(zhì)在較低溫度下除去金屬氧化物來提高現(xiàn)有焊劑的活性，有效地促進(jìn)釬料的潤濕與鋪展，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)硬釬劑在450以下幾乎不發(fā)揮作用的不足。此外，本發(fā)明所制備的焊劑可以以粉末混合物、糊、漿(膏)、液體或懸浮液的形式存在，因此可以配合焊片、焊絲、焊膏等多種形式的焊料使用，具有操作簡單，實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可用于家用電器、車用散熱器、 工業(yè)制冷設(shè)備的釬焊。
[0055]應(yīng)當(dāng)理解的是，以上實(shí)施例中涉及的參數(shù)可在本發(fā)明范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，比如所采用的活性物質(zhì)可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的其他物質(zhì)，并不局限于上述實(shí)施例中的記載。這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在本發(fā)明說明書記載的基礎(chǔ)上是很容易實(shí)現(xiàn)的，因此不再贅述。 [〇〇56]以上所述僅為本發(fā)明的部分實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍做任何限制， 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)做的任何修改，等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高活性的硬焊劑，其特征在于:包括高于450°C的溫度下發(fā)揮作用的硬焊劑以及 活性物質(zhì)，所述活性物質(zhì)為無機(jī)酸、無機(jī)金屬鹽、有機(jī)酸、有機(jī)鹵化物、胺、酰胺中至少一種； 所述活性物質(zhì)含量為〇.5-20wt %。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高活性的硬焊劑，其特征在于:所述活性物質(zhì)為氯化鋅、 鹽酸、硬脂酸、溴化胺中一種或多種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高活性的硬焊劑，其特征在于:所述硬焊劑以粉末、糊、 膏、溶液或懸浮液的形式存在。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高活性的硬焊劑，其特征在于:所述高于450°C的溫度下 發(fā)揮作用的硬焊劑為用于以下一種或多種物質(zhì)的釬焊:銅、銅合金、銀、銀合金、鋼、不銹鋼。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種高活性的硬焊劑，其特征在于:所述高于450°C 的溫度下發(fā)揮作用的硬焊劑，其中成分包括:硼、硼酸、硼酸鹽中至少一種，以及堿金屬或堿 土金屬氟化物、氟硼酸鹽中的至少一種。6.—種權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述高活性的硬焊劑的制備方法，其特征在于:第一步:在高于450°C的溫度下發(fā)揮作用的硬焊劑中加入活性物質(zhì)；第二步:充分混合，得到高活性的硬焊劑。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高活性的硬焊劑的制備方法，其特征在于:第二步中，所述混 合方式為三輥研磨機(jī)、剪切乳化機(jī)、磁力攪拌機(jī)、勻質(zhì)機(jī)、球磨機(jī)、分散機(jī)、粉碎機(jī)、混料機(jī)、 流體對撞機(jī)中的一種或者多種。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高活性的硬焊劑的制備方法，其特征在于:所述高活性的硬焊 劑，在其中進(jìn)一步加入有機(jī)粘接劑，配成膏狀釬劑。
【文檔編號】B23K35/363GK105965178SQ201610423497
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】毛琳, 王鵬鵬, 陳樂生
【申請人】上海和伍復(fù)合材料有限公司