本發(fā)明涉及金屬抗氧化保護
技術領域：
，具體涉及一種基于釔鉍磷的抗氧化鍍錫液，主要用于光伏焊帶。
背景技術：
：隨著電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，錫基合金因具有熔點低、耐腐蝕性好、與金屬基體結合性好等優(yōu)點，被廣泛應用于光伏焊帶、電子封裝等領域。然而，熔融狀態(tài)下的液態(tài)錫合金極易氧化形成錫渣、錫塊，其中包含了大量未氧化的錫，導致原料利用不充分，生產浪費，增加生產成本，還會影響產品的質量。此外，在光伏焊帶的生產過程中，錫爐中錫合金的氧化還會在焊帶表面產生色差，影響外觀，并且在后期的運輸及儲存過程中容易形成黑斑，導致產品報廢。為了保證焊接的可靠性，需要提高錫基合金的抗氧化性能。目前解決熔體錫的氧化措施主要有熔體覆蓋法、保護氣氛法和熔體改性法。熔體覆蓋法中的覆蓋劑容易殘留，并且受熱容易揮發(fā)、碳化、冒煙、污染環(huán)境，此外，一般覆蓋劑為無機鹽類，容易對生產設備造成嚴重腐蝕，影響生產秩序。氣氛保護法處理設備龐大，生產成本高。熔體改性法則只需在保證焊錫自身潤濕性能、釬焊性能的前提下，通過添加合金元素對錫熔體改性，以提高其抗氧化性能，具有生產操作簡單、投入成本低、不受外界環(huán)境影響等優(yōu)點。然而市場上現有的抗氧化劑成本較高，針對性較強，抗氧化的成效不甚理想，且主要以有機溶劑為主，會帶來廢液回收、環(huán)境污染等問題，通過無機元素添加的方法來提高錫熔體的抗氧化性能也很少有實際使用案例。技術實現要素：針對現有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、適用性強的基于釔鉍磷的抗氧化鍍錫液，主要用于光伏焊帶；該抗氧化鍍錫液的抗氧化性能高，可有效減少錫渣/錫塊的產生量，提高錫的利用率。為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現。一種基于釔鉍磷的抗氧化鍍錫液，其特征在于，包含以下成分：釔、鉍、磷、錫。優(yōu)選地，以所述錫的重量為百分之百基準，所述釔的重量百分比為0.005％-0.02％，所述鉍的重量百分比為0.004％-0.05％，所述磷的重量百分比為0.01％-0.05％。進一步優(yōu)選地，所述釔的重量百分比為0.01％-0.02％。進一步優(yōu)選地，所述鉍的重量百分比為0.01％-0.04％。進一步優(yōu)選地，所述磷的重量百分比為0.02％-0.04％。由于錫液的工業(yè)溫度較低，在添加抗氧化元素釔、鉍、磷時，這些元素均不能快速融化，因此，需要將其配置成一定含量的錫基合金。優(yōu)選地，所述釔以釔-錫中間合金的形式熔化制備所述抗氧化鍍錫液。優(yōu)選地，所述鉍以鉍-錫中間合金的形式熔化制備所述抗氧化鍍錫液。優(yōu)選地，所述磷以磷-錫中間合金的形式熔化制備所述抗氧化鍍錫液。優(yōu)選地，所述釔-錫中間合金的釔的含量為所述釔-錫中間合金質量的1％。優(yōu)選地，所述鉍-錫中間合金的鉍的含量為所述鉍-錫中間合金質量的1％。優(yōu)選地，所述磷-錫中間合金的磷的含量為所述磷-錫中間合金質量的5％。與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明向鍍錫液中加入釔、鉍、磷，可有效抑制鍍錫液的氧化、提高鍍錫液的潤濕性能、減少錫渣的產生、提高錫產品成材率、提高熱鍍錫產品的生產率，并且不影響鍍錫產品的其他物理力學性能；本發(fā)明的抗氧化鍍錫液成本低，不改變現有的生產工藝，不影響現有設備日常維護與保養(yǎng)，符合環(huán)保要求，不影響生產場所的工作環(huán)境。具體實施方式下面將結合實施例對本發(fā)明的實施方案進行詳細描述，但是本領域的技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發(fā)明，而不應視為限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明提供了一種基于釔鉍磷的抗氧化鍍錫液，包含以下成分：釔、鉍、磷、錫。其中，以所述錫的重量為基準，釔的重量百分比為0.005％-0.04％，鉍的重量百分比為0.004％-0.05％，磷的重量百分比為0.01％-0.05％。實施例1取100g鍍錫液兩份，分別記為1#、2#，在溫度230℃的條件下，向1#鍍錫液中同時加入釔、鉍、磷；其中，以鍍錫液重量為基準，所加入的釔、鉍、磷的重量百分比分別為0.02％、0.04％、0.02％，釔以釔-錫中間合金的形式加入，且釔含量為所述釔-錫中間合金質量的1％；鉍以鉍-錫中間合金的形式加入，且鉍含量為所述鉍-錫中間合金質量的1％；磷以磷-錫中間合金的形式加入，且磷含量為所述磷-錫中間合金質量的5％。2#鍍錫液為空白對照組，將1#、2#鍍錫液分別氧化5小時后(氧化條件為：室溫加熱至230℃，恒溫5小時后空冷至室溫)，分別測試1#、2#鍍錫液的重量，并得到氧化前后的增重量，以增重量來表征其抗氧化性能，試驗結果如表1所示，由表1可知，向鍍錫液中加入釔、鉍、磷，可顯著提升錫液的抗氧化性能。對上述1#和2#鍍錫液在銅表面的潤濕性進行檢測，以鍍錫液在無氧紫銅表面的鋪展面積來表征，測試方法為：將退火的紫銅薄板用砂紙打磨去除氧化層，并用乙醇擦凈，取10g鍍錫液置于紫銅薄板上，用松香或其他助焊劑覆蓋，升溫至230℃，保溫60s后取出，待冷卻至室溫后測量鋪展面積(具體采用拍照，并利用Imge-Proplus軟件計算面積)，1#和2#鍍錫液的潤濕性能試驗各做3組，鋪展面積取其平均值，以2#號空白對照組的潤濕面積為100％換算1#鍍錫液的潤濕相對面積，試驗結果見表1。由表1可知，1#鍍錫液的潤濕性能與空白對照組鍍錫液的潤濕性能相比有明顯提升，可見錫液中同時添加釔、鉍、磷，釔、鉍、磷可協同產生作用，進而提升了鍍錫液的潤濕性能。對上述1#和2#鍍錫液試件的熔點進行測試，熔點采用差示掃描量熱儀(DSC)進行測試，測試結果見表1。由表1可知，錫液中同時添加釔、鉍、磷，對鍍錫試件的熔點不產生影響。對上述1#和2#鍍錫液試件的屈服強度和抗拉強度進行測試，測試方法為常規(guī)方法，測試結果見表1。由表1可知，錫液中同時添加釔、鉍、磷，對鍍錫液試件的屈服強度和抗拉強度基本不產生影響。表1鍍錫液編號1#2#5h氧化后的增重量(g)0.1850.350鋪展相對面積(％)140100屈服強度(MPa)6465抗拉強度(MPa)212190熔點(℃)183183對比例1取100g鍍錫液五份，編號為1#、2#、3#、4#，并在溫度230℃的條件下，向1#鍍錫液中加入鍍錫液重量0.02％的釔，向2#鍍錫液中加入鍍錫液重量0.04％的鉍，向3#鍍錫液中加入鍍錫液重量0.02％的磷，4#鍍錫液中不添加任何元素，作為空白對照組，氧化5小時(氧化條件為：室溫加熱至230℃，恒溫5小時后空冷至室溫)后分別測試1#、2#、3#、4#鍍錫液的重量，以各組鍍錫液氧化前后的增重率來表征其抗氧化性能，試驗結果如表2所示。對上述1#、2#、3#、4#鍍錫液在銅表面的潤濕性進行檢測，以鍍錫液在無氧紫銅表面的鋪展面積來表征，測試方法同實施例1，測試結果見表2。對上述1#、2#、3#、4#鍍錫液的試件熔點、屈服強度和抗拉強度進行測試，測試方法同實施例1，測試結果見表2。表2鍍錫液編號1#2#3#4#3h氧化后的增重量(g)0.1960.3010.2720.350鋪展相對面積(％)75165102100屈服強度(MPa)65656565抗拉強度(MPa)190190190190熔點(℃)183183183183由表2可知，鍍錫液中加入釔或鉍或磷，均對鍍錫液的抗氧化性能有小幅度的提升。對比實施例1的氧化試驗結果可知，本申請的基于釔鉍磷的抗氧化鍍錫液的抗氧化性能明顯優(yōu)于單獨加入釔、鉍、磷后鍍錫液的抗氧化性能。由表2可知，釔的加入可顯著提升鍍錫液的抗氧化性能，但是其潤濕性能明顯下降，這可能有幾方面的原因：其一，釔的加入降低了鍍錫液的表面張力，有益于改善基材的潤濕性；其二，由于釔的氧化活性大于錫及錫液中的其他成分，因此釔在鍍錫液的表面優(yōu)先氧化成膜，不利于潤濕；其三，過量的釔會在鍍錫液表面偏聚，表面的正吸附趨于飽和，當釔的加入量超過一定值時，將會降低鍍錫液的潤濕性能，其四，釔與鍍錫液中其他元素形成的化合物或共晶相也可能降低其潤濕性。同時，從表2中可以看出，鍍錫液中加入釔或鉍或磷，均對鍍錫試件的熔點和物理力學性能沒影響。但是將對比例1的試驗結果與實施例1相比，可以看出，實施例1中同時加入釔鉍磷的錫基合金，在顯著提升鍍錫液抗氧化性的同時，也顯著提升了其潤濕性，同時不影響鍍錫產品的物理力學性能。實施例2本實施例以工業(yè)鍍錫銅生產線為例，鍍錫銅生產線的錫爐中盛有20kg的錫熔體，溫度為225-235℃，在攪拌開始時，向盛有20kg錫熔體的錫爐中加入1％釔-錫中間合金0.2kg-0.4kg、1％鉍-錫中間合金0.2kg-0.8kg、5％磷-錫中間合金0.08kg-0.16kg，即得基于釔鉍磷的抗氧化鍍錫液；然后以80m/min速度對無氧紫銅帶進行熱鍍錫。對比例2本實施例以工業(yè)鍍錫銅生產線為例，鍍錫銅生產線的錫爐中盛有20kg的錫熔體，溫度為225-235℃，直接將錫液以80m/min速度對無氧紫銅帶進行熱鍍錫。一體機日產錫渣占比率0.56％，半自動機日產錫塊占比率約15.58％。實施例2與該對比例2相比較，日產錫渣占比率下降至0.25％左右，日產錫塊占比率下降至11.5％左右，大大提高了錫的使用率并提高了鍍錫銅線的成材率，同時減少了生產時的“撈渣”工序，提高了生產率。將實施例2和對比例2的試樣進行鹽霧試驗，鹽霧試驗的條件如下：溫度35℃，濕度大于90％，濃度為10％的NaCl溶液，試驗時間為48小時。觀察加速腐蝕后各試件的腐蝕情況可知，對比例2的試件在鹽霧環(huán)境下，48小時后陸續(xù)出現氧化黑斑，而實施例2的試件在72小時后僅出現少量黑點。本發(fā)明中分，釔元素與氧原子親和能較小，在氧環(huán)境下，優(yōu)先于氧原子形成Y2O3，形成一層致密的保護膜，阻礙氧原子的繼續(xù)內擴散，阻止了錫液的氧化；另外，釔原子會在晶界處沉積，“釘扎”位錯，起到細晶強化的作用。鉍和磷有助于提高銅和錫的潤濕性，能有效改善錫熔體的抗氧化性能。綜上，本發(fā)明中，向鍍錫液中加入釔、鉍、磷三種元素，這三種元素可在鍍錫液表面生成一種致密的氧化膜，阻礙氧原子向錫液內部擴散，防止錫液的繼續(xù)氧化，從而有效改善鍍錫液的抗氧化性能，同時，可提升鍍錫液的的潤濕性，且基本不影響鍍錫產品的其他物理力學性能；成本低，不改變現有的生產工藝，不影響現有設備日常維護與保養(yǎng)；符合環(huán)保要求，不影響生產場所的工作環(huán)境。雖然，本說明書中已經用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。當前第1頁1 2 3