CN101146645B - 用于钎焊铝基材料的助焊剂粉末和该助焊剂粉末的制备方法 - Google Patents

用于钎焊铝基材料的助焊剂粉末和该助焊剂粉末的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种助焊剂粉末，其在钎焊含Mg铝基材料时具有良好的扩展性，该助焊剂粉末因非腐蚀性而安全性优异，因较廉价而经济上优异，可以广泛用于一般用途。本发明提供一种改良的助焊剂粉末，其含有KAlF4、K2AlF5和K2AlF5·H2O，用于钎焊Mg含量为0.1～1.0％重量的铝基材料，该改良的特征性构成在于：具有K/Al摩尔比为1.00～1.20范围、F/Al摩尔比为3.80～4.10范围的组成，K2AlF5和K2AlF5·H2O的总含量为6.0～40.0％重量，余量为KAlF4，部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构为K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型中的至少一种晶体结构。

Description

用于钎焊铝基材料的助焊剂粉末和该助焊剂粉末的制备方法 
技术领域
本发明涉及一种适于钎焊含镁铝基材料的助焊剂粉末和该助焊剂粉末的制备方法。 
背景技术
一直以来，在铝基材料的钎焊中使用较铝基材料的熔点略低的铝-硅(Al-Si)共晶合金作为钎料。为了使该钎料和铝基材料良好地接合，必需除去铝基材料表面上形成的氧化膜，于是使用氟化物类助焊剂来除去该氧化膜。其中，包括氟化钾(KF)-氟化铝(AlF3)类络合物(氟铝酸钾)的非腐蚀性助焊剂，其具有以下各种优异的性能：可以直接涂布或散布在铝基材料表面，可以在氮气氛炉内进行连续处理，钎焊后助焊剂薄膜稳定，不必除去涂布或散布的助焊剂粉末，而且成本低且高品质等，因此应用最为广泛。该KF-AlF3类助焊剂在主要成分KAlF4熔融的状态下和铝基材料表面的氧化膜反应，使活性铝基材料和熔融的钎料接合。 
同时，研究使用强度和耐蚀性优异的含镁(Mg)铝基材料，以便通过减小铝构件的厚度来减少材料使用量，从而在降低成本的同时实现构件的轻量化。 
但是，上述KF-AlF3类助焊剂具有以下缺点：在钎焊含镁铝基材料时未表现出充分的性能。具体而言，在钎焊Mg含量超过0.4％重量的铝基材料时，如下式(1)所示，在钎焊中Mg和助焊剂反应，消耗了助焊剂的主要成分KAlF4，生成、析出高熔点的KMgF3或AlF3。该KMgF3或AlF3使助焊剂层的熔点上升，使熔融时的流动性显著降 低。因此，熔融的助焊剂得不到充分的扩展性，助焊剂的主要成分KAlF4因反应而被消耗，所以不能充分除去铝基材料表面的氧化膜。 
3Mg+3KAlF4→3KMgF3(s)↓+AlF3(s)↓+2Al↓……(1) 
因此存在以下问题：目前所使用的助焊剂，在钎焊含Mg铝基材料时，需要涂布约5倍量左右的钎焊不含Mg的铝基材料时的涂布量，否则就得不到充分的扩展性，出现无法除去材料表面的氧化膜的问题。 
作为解决上述问题的对策，有人提出了一种助焊剂(例如参照专利文献1)，该助焊剂包括：100％重量的含有以单体化合物表示为60～50％重量氟化铝、40～50％重量氟化钾的氟铝酸钾或氟铝酸钾和氟化铝的混合组合物；和相对于上述总量为5～15％重量的氟化铝铵。利用该专利文献1所示的助焊剂，可以钎焊Mg含量最大达到约2％重量的铝基材料。 
有人还提出了另一种助焊剂(例如参照专利文献2)，该助焊剂包括：由具有以单体化合物表示为氟化铝/氟化铯的摩尔比相当于67/33～26/74的组成的氟铝酸铯或氟铝酸铯和氟化铝的混合组合物。该专利文献2所示的助焊剂可用于钎焊Mg含量为1％重量以下的铝基材料。 
专利文献1：日本特开昭60(1985)-184490号公报(权利要求1，和说明书3页左上栏第15行～右上栏第2行) 
专利文献2：日本特开昭61(1986)-162295号公报(权利要求) 
发明内容
发明所要解决的课题
但是，上述专利文献1所示的助焊剂，其在钎焊过程中产生大量氟化铵(NH4F)的有害烟雾，从装置的腐蚀、安全卫生和公害方面考虑，存在严重问题。 
此外，上述专利文献2所示的助焊剂，由于使用高价的铯为原 料，因此对于一般的钎焊而言并不经济，故还未实际应用。而且，上述含铯助焊剂中所包括的铯化合物具吸湿性，所以使用含铯助焊剂会产生腐蚀钎焊设备的问题。 
本发明的目的在于提供用于钎焊铝基材料的助焊剂粉末和该助焊剂粉末的制备方法，所述助焊剂粉末在钎焊含Mg铝基材料时具有良好的扩展性、因非腐蚀性而安全性优异、且因较廉价而经济上优异，可以广泛用于一般用途。 
解决问题的方法
(1)一种改良的助焊剂粉末，其含有KAlF4、K2AlF5和K2AlF5·H2O，用于钎焊Mg含量为0.1～1.0％重量的铝基材料。其具特征性的构成在于：具有K/Al摩尔比为1.00～1.20范围、F/Al摩尔比为3.80～4.10范围的组成，K2AlF5和K2AlF5·H2O的总含量为6.0～40.0％重量，余量为KAlF4，部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构为K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型中的至少一种晶体结构。 
(2)一种改良的助焊剂粉末，其含有KAlF4、K2AlF5、K2AlF5·H2O和K3AlF6，用于钎焊Mg含量为0.1～1.0％重量的铝基材料。其具特征性的构成在于：具有K/Al摩尔比为1.00～1.20范围、F/Al摩尔比为3.80～4.10范围的组成，K2AlF5和K2AlF5·H2O的总含量为6.0～40.0％重量，K3AlF6的含量为5.0％重量以下，余量为KAlF4，部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构为K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型中的至少一种晶体结构。 
上述(1)或(2)所述的助焊剂粉末，由于部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构为K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型中的至少一种晶体结构，因此在钎焊含Mg铝基材料时与现有的助焊剂粉末相比，熔融时的流动性和扩展性增加，因此可改善材料表面的氧化膜的除去能力；和使用现有的助焊剂粉末时相比，可以显著减少其在含Mg铝基材料上的涂布量，可以进行良好的钎焊。另外，本发明的助焊剂粉末因非腐蚀性而安全性优异，且因较廉价而经济上优异，可以广泛用于一般用途。 
(3)上述(1)或(2)所述的发明，其中助焊剂粉末在100℃下干燥至恒重时的体积电阻率为1×109～5×1011Ω·cm。 
在上述(3)的发明中，可以证实当粉末在100℃下干燥至恒重时的体积电阻率在1×109～5×1011Ω·cm范围内时，可以抑制K2AlF5·H2O的化学组成和结晶充分形成和生长。应说明的是，体积电阻率超过上述范围的助焊剂粉末，粉末中大部分K2AlF5·H2O的化学组成已形成且结晶已长大，因此自K2AlF5·H2O中失去K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型晶体结构，从而导致在钎焊含Mg铝基材料时无法得到良好的扩展性。 
(4)上述(1)或(2)所述的发明，其中对助焊剂粉末进行X射线衍射分析时，来源于K2AlF5·H2O的、位于44°～45°之间的2θ的最大衍射峰强度为来源于KAlF4的最大峰强度的12％以下。 
在上述(4)的发明中，可以证实在对粉末进行X射线衍射分析时，当来源于K2AlF5·H2O的、位于44°～45°之间的2θ的最大衍射峰强度为来源于KAlF4的最大峰强度的12％以下时，可以抑制K2AlF5·H2O的化学组成和结晶充分形成和生长。应说明的是，上述峰强度超过上述范围的助焊剂粉末，粉末中大部分K2AlF5·H2O的化学组成已形成且结晶已长大，因此自K2AlF5·H2O中失去K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型晶体结构，从而导致在钎焊含Mg铝基材料时无法得到良好的扩展性。 
(5)上述(1)或(2)所述的发明，其中当对助焊剂粉末进行差热分析(Differential Thermal Analysis，以下称作DTA分析)时，在550～560℃的温度范围检测到的熔融峰高度高于在超过560℃的温度范围检测到的熔融峰高度。 
在上述(5)的发明中，可以证实在对粉末进行DTA分析时，当在550～560℃的温度范围检测到的熔融峰高度高于在超过560℃的温度范围检测到的熔融峰高度时，可以抑制K2AlF5·H2O的化学组成和结晶充分形成和生长。应说明的是，上述熔融峰高度低于在超过560℃ 的温度范围检测到的熔融峰高度的粉末，粉末中大部分K2AlF5·H2O的化学组成已形成且结晶已长大，因此自K2AlF5·H2O中失去K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型晶体结构，从而导致在钎焊含Mg铝基材料时无法得到良好的扩展性。 
(6)一种助焊剂粉末的制备方法，其是用于钎焊Mg含量为0.1～1.0％重量的铝基材料的助焊剂粉末的制备方法，其特征在于：使用氢氧化铝、氢氟酸和氢氧化钾作为原料化合物，在K/Al摩尔比为1.00～1.20以及F/Al摩尔比为4.00～4.20的范围内使用原料化合物，并且使该原料化合物在70～100℃的反应温度下进行湿式反应。 
在上述(6)的发明中，通过在上述条件下进行制备，可得到助焊剂粉末，所述助焊剂粉末为部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构为K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型中的至少一种晶体结构。 
发明效果 
本发明的助焊剂粉末，抑制K2AlF5·H2O的化学组成和结晶充分形成和生长，使部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构为K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型中的至少一种晶体结构，所以在钎焊Mg含量为0.1～1.0％重量的铝基材料时与现有的助焊剂粉末相比，熔融时的流动性和扩展性增加，可改善材料表面的氧化膜的除去能力，与使用现有的助焊剂粉末时相比，可以显著减少其在含Mg铝基材料上的涂布量，可以得到良好的钎焊。此外，本发明的助焊剂粉末因非腐蚀性而安全性优异，且因较廉价而经济上优异，可以广泛用于一般用途。 
本发明的助焊剂粉末的制备方法包括以下步骤：使用氢氧化铝、氢氟酸和氢氧化钾作为原料化合物；调整原料化合物的比例，使K/Al摩尔比为1.00～1.20以及F/Al摩尔比为4.00～4.20的范围；并且使该原料化合物在70～100℃的反应温度下进行湿式反应；从而得到部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构为K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型中的至少一种晶体结构。 
[0030]
附图说明
图1是表示本发明的助焊剂粉末的制备方法的流程图。 
图2是表示样品No.13的热重量和差热分析测定结果的图。 
图3是表示样品No.20的热重量和差热分析测定结果的图。 
图4是表示样品No.1～No.32的反应温度和扩展性的关系的图。 
图5是表示样品No.1～No.32的K/Al摩尔比和F/Al摩尔比的关系的图。 
图6是表示样品No.1～No.32的K/Al摩尔比和扩展性的关系的图。 
图7是表示样品No.1～No.32的加热减量和相对强度的关系的图。 
图8是表示样品No.1～No.32的K/Al摩尔比和体积电阻率的关系的图。 
图9是表示样品No.1～No.32的体积电阻率和扩展性的关系的图。 
图10是表示样品No.1～No.32的F/Al摩尔比和扩展性的关系的图。 
图11是表示样品No.1～No.32的F/Al摩尔比和体积电阻率的关系的图。 
[0042]
具体实施方式
以下，对用于实施本发明的最佳方式进行说明。 
若在KF-AlF3类助焊剂粉末中除KAlF4以外还存在K2AlF5或K3AlF6，则在含Mg铝基材料中发生由下式(2)和式(3)所示的反应。 
3Mg+2KAlF4+K2AlF5→3KMgF3(s)↓+KAlF4+2Al↓……(2) 
3Mg+2KAlF4+K3AlF6→3KMgF3(s)↓+K2AlF5+2Al↓……(3) 
通过上述反应，可以抑制KAlF4的消耗，还可防止析出高熔点的AlF3。但是，以往所使用的KF-AlF3类助焊剂粉末通过图1(a)～图1(c)和由下式(4)～式(6)所示的湿式反应来制备。 
Al(OH)3+4HF→HAlF4+3H2O……(4) 
HAlF4+KOH→KAlF4↓……(5) 
HAlF4+HF+2KOH→K2AlF5·H2O↓+H2O  ……(6) 
得到的反应产物分别如图1(d)～图1(f)所示，经过过滤洗涤工序后，经过干燥助焊剂粉末的工序，并进一步经过控制粉末的粒度分布和微粒形状的工序而得到产品。 
另一方面，通过上述式(6)所示的湿式反应，在得到的助焊剂粉末中存在K2AlF5·H2O形态的结晶微粒。上述含结晶水的K2AlF5·H2O在钎焊工序中产生水蒸气，使铝基材料表面的氧化膜增加。因此，助焊剂的流动性降低。 
本发明人等进行了可以钎焊含Mg铝基材料的助焊剂的开发，即在钎焊含Mg铝基材料时，能够改善助焊剂熔融时的流动性，抑制在含Mg铝基材料表面发生Mg和助焊剂的反应，发现：通过在K/Al摩尔比为1.00～1.20以及F/Al摩尔比为4.00～4.20的范围内使用原料化合物，并且使其在70～100℃的反应温度下进行湿式反应，以便控制由图1(a)～图1(c)所示的制备方法和上述式(4)～式(6)的湿式反应式得到的反应产物中的组成，从而抑制成为助焊剂流动性降低的主要原因的K2AlF5·H2O的化学组成和结晶充分形成和生长，使K2AlF5·H2O成为具有不充分的结晶和结晶缺陷的微粒，从而成为在低熔融温度下熔融时扩展性优异的助焊剂粉末。已经证实具有上述组成的助焊剂粉末，不仅熔融时的流动性和扩展性增加，改善材料表面的氧化膜的除去能力，而且抑制了在铝基材料表面发生Mg和助焊剂的反应，同时可以得到良好的钎焊性。 
本发明的助焊剂粉末为用于钎焊Mg含量为0.1～1.0％重量的铝基材料的助焊剂粉末，特别适合用于Mg含量超过0.5％重量的铝基材 料。 
本发明的第1助焊剂粉末，其含有KAlF4、K2AlF5和K2AlF5·H2O，所述粉末的特征在于：具有K/Al摩尔比为1.00～1.20、F/Al摩尔比为3.80～4.10范围的组成，K2AlF5和K2AlF5·H2O的总含量为6.0～40.0％重量，余量为KAlF4，部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构为K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型中的至少一种晶体结构。通过使部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构为K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型中的至少一种晶体结构，在钎焊含Mg铝基材料中与现有的助焊剂粉末相比，熔融时的流动性和扩展性得到改善，还可改善材料表面的氧化膜的除去能力，与使用现有助焊剂粉末时的涂布量相比，可以显著减少其在含Mg铝基材料上的涂布量，可以进行良好的钎焊。另外，本发明的助焊剂粉末因非腐蚀性而安全性优异，且因较廉价而经济上优异，可以广泛用于一般用途。在助焊剂粉末的组成中，K/Al摩尔比为1.00～1.20、F/Al摩尔比为3.80～4.10的范围，特别优选K/Al摩尔比为1.02～1.15、F/Al摩尔比为3.90～4.08的范围。使助焊剂粉末中包含的K2AlF5和K2AlF5·H2O的总含量为6.0～40.0％重量范围内的原因在于：若上述总含量不足下限值，则在K2AlF5·H2O的晶体结构中不会生成缺陷型晶体结构，助焊剂粉末不能发挥流动性和扩展性，所以不能对含Mg铝基材料进行良好的钎焊。若上述总含量超过上限值，则助焊剂粉末熔融时的流动性和扩展性降低，钎焊性恶化，同时在钎焊工序中带入的H2O成分增加，导致钎焊性的降低和钎焊设备的腐蚀，不适合应用。其中，K2AlF5和K2AlF5·H2O的总含量特别优选10～30％重量。 
本发明的第2助焊剂粉末，粉末中含有KAlF4、K2AlF5、K2AlF5·H2O和K3AlF6，其特征在于：具有K/Al摩尔比为1.00～1.20、F/Al摩尔比为3.80～4.10的范围的组成，K2AlF5和K2AlF5·H2O的总含量为6.0～40.0％重量，K3AlF6的含量为5.0％重量以下，余量为KAlF4，部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构为K缺陷型、F缺陷型或K和F缺 陷型中的至少一种晶体结构。与现有的助焊剂粉末相比，通过减少K/Al摩尔比、F/Al摩尔比，可以使部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构成为K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型中的至少一种晶体结构。助焊剂粉末的组成特别优选：K/Al摩尔比为1.02～1.15、F/Al摩尔比为3.90～4.08的范围。通过使组成在上述摩尔比范围内，从而生成非常少的K3AlF6，使K3AlF6的含量为5.0％重量以下，进行X射线衍射分析时未确认到K2AlF6的特征峰(2θ：21.0°/29.9°)。K3AlF6的含量优选4.0％重量以下，特别优选3.0％重量以下。使助焊剂粉末中包含的K2AlF5和K2AlF5·H2O的总含量为6.0～40.0％重量范围内的原因在于：若上述总含量不足下限值，则在K2AlF5·H2O的晶体结构中无法生成K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型中的至少一种晶体结构，助焊剂粉末不能发挥流动性和扩展性，所以不能对含Mg铝基材料进行良好的钎焊。若上述总含量超过上限值，则助焊剂粉末熔融时的流动性和扩展性降低，钎焊性恶化，同时在钎焊工序中带入的H2O成分增加，导致钎焊性降低和钎焊设备的腐蚀，不适于应用。其中，K2AlF5和K2AlF5·H2O的总含量特别优选10～30％重量。 
可以证实本发明的助焊剂粉末，当粉末在100℃下干燥至恒重时的体积电阻率(电阻)为1×109～5×1011Ω·cm时，可以抑制K2AlF5·H2O的化学组成和结晶充分形成和生长。应说明的是，象现有的助焊剂粉末那样，粉末中所包含的K2AlF5·H2O的化学组成和结晶充分形成时，体积电阻率具有高如1×1012～5×1013Ω·cm的电阻值。若助焊剂粉末的体积电阻率不足下限值，则带电电荷不足，不能吸附在涂装面上，难以进行静电涂装。可以证实本发明的助焊剂粉末，在对粉末进行X射线衍射分析时，当来源于K2AlF5·H2O的、位于44°～45°之间的2θ的最大衍射峰强度为来源于KAlF4的最大峰强度的12％以下时，可以抑制K2AlF5·H2O的化学组成和结晶充分形成和生长。最大衍射峰强度特别优选为来源于KAlF4的最大峰强度的3～9％。可以证实本发明的助焊剂粉末，在对粉末进行DTA分析时，当在550～560℃的温度范 围检测到的熔融峰高度高于在超过560℃的温度范围检测到的熔融峰高度时，可以抑制K2AlF5·H2O的化学组成和结晶充分形成和生长。 
这样，对于以往难以进行钎焊的、通过涂布大量助焊剂才勉强进行的Mg含量为0.1～1.0％重量的铝基材料的钎焊，利用本发明的助焊剂粉末，可以将助焊剂的涂布量减少至和不含Mg的铝基材料上的涂布量几乎同量，且可以得到良好的钎焊性。 
应说明的是，当在静电涂装方法中使用本发明的助焊剂粉末时，通过调整助焊剂粉末的粒度，使粒径为20μm以上的大微粒占40％重量以下、且粒径为10μm以下的小微粒占20～40％重量，可得到钎焊所需的充分的涂布量。其中，特别优选将粒径为20μm以上的大微粒的含量调整至30％重量以下、且粒径为10μm以下的小微粒的含量调整至24～36％重量的助焊剂粉末。若粒径为10μm以下的小微粒的含量超过上限值，则助焊剂粉末的流动性降低，静电涂装时在喷嘴、配管处发生吸附和堵塞，不适于干式涂布。 
本发明的助焊剂粉末的制备方法，是一种用于钎焊镁含量为0.1～1.0％重量的铝基材料的助焊剂粉末的制备方法，其特征在于：使用氢氧化铝、氢氟酸和氢氧化钾作为原料化合物，在K/Al摩尔比为1.00～1.20以及F/Al摩尔比为4.00～4.20的范围内使用原料化合物，并且使该原料化合物在70～100℃的反应温度下进行湿式反应。通过在上述条件下进行制备，可得到部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构为K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型中的至少一种晶体结构的助焊剂粉末。本发明的助焊剂粉末的制备方法，按照图1(a)～图1(c)所示的各工序进行，对得到的反应产物分别如图1(d)～图1(f)所示，施行过滤洗涤工序，之后经干燥助焊剂粉末的工序，并进一步经控制粉末的粒度分布和微粒形状的工序而得到产品。 
若按F/Al摩尔比不足4.00的比例使用原料化合物，则进行上述式(4)所示的反应时，一部分氢氧化铝作为氟铝酸(HAlF4)而未溶解，以具有羟基的化合物的形式残留。该残留的具有羟基的化合物，即 使进行后续反应也不能除去羟基，因得到的助焊剂粉末中存在羟基，所以由于该残留的羟基而引起钎焊性和扩展性的恶化。当按F/Al摩尔比超过4.20的比例或K/Al摩尔比超过1.20的比例使用原料化合物时，无法得到部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构为K缺陷型、F缺陷型或K和F缺陷型中的至少一种晶体结构的助焊剂粉末，不适于钎焊含Mg铝基材料。原料化合物特别优选在K/Al摩尔比为1.02～1.15、F/Al摩尔比为4.05～4.15的范围内使用。使反应温度为70～100℃的原因在于：若反应温度低于70℃，则K2AlF5和K2AlF5·H2O的总含量超过40％重量；若反应温度超过100℃，则K2AlF5和K2AlF5·H2O的总含量不足6％重量。反应温度特别优选75～95℃。应说明的是，通过强化图1(e)中的干燥助焊剂粉末的工序，可以自通过图1(a)～图1(c)而得到的反应产物中的K2AlF5·H2O中除去结晶水，形成K2AlF5。由此，可以进一步增加助焊剂粉末在熔融时的流动性和扩展性，可以减少向钎焊工序中带入水分，从而提高钎焊性。 
实施例 
下面，对本发明的实施例和比较例同时进行详细说明。 
<实施例和比较例> 
首先，使用氢氧化铝、氢氟酸和氢氧化钾作为原料化合物，按照以下表1和表2所示的填料K/Al摩尔比以及填料F/Al摩尔比使用原料化合物，并且使其在以下表1和表2所示的反应温度下进行湿式反应，分别制备具有以下表1和表2所示组成比的助焊剂粉末样品No.1～No.32。在所制备的助焊剂粉末样品中，样品No.12～No.24相当于本发明的助焊剂粉末，样品No.1～No.11、样品No.25～No.32为本发明的范围以外的助焊剂粉末。求出制备的各助焊剂粉末样品在500℃下加热15分钟后因K2AlF5·H2O中结晶水的脱离而引起的减重(以下，在本说明书中将500℃下加热15分钟时的减重称作加热减量)。所得结果分别如表1和表2所示。 
应说明的是，各助焊剂粉末样品的加热减量的测定方法如下。 
首先，测定铂皿的皮重，将该重量作为A。然后，在铂皿上精确量取10g助焊剂粉末试样。将此时的铂皿和10g助焊剂粉末试样的重量记作B。随后，用铝箔覆盖盛有试样的铂皿表面，在铝箔表面开约20个约2mm大小的孔。然后，将铂皿放入电热炉内，炉内加热至500±5℃，保持约15分钟。加热后将铂皿和试样一起从电热炉中取出，保存在干燥器中，放冷至室温。接着，称量放冷的铂皿和试样的总重量。将该称量的重量作为C。将如此测定的各重量值代入以下计算式中，计算助焊剂粉末试样的加热减量。 
加热减量[％wt]＝(B-C)×100/(B-A) 
如此得到的加热减量，其源于助焊剂粉末中的K2AlF5·H2O因加热而失去结晶水，所以可通过以下计算式计算K2AlF5·H2O的含量。 
K2AlF5·H2O含量[％wt]＝加热减量[％wt]×218.2/18.0 
上述计算式中，218.2表示K2AlF5·H2O的分子量，18.0表示H2O的分子量。 
Figure 2006800094587A00800131
Figure 2006800094587A00800141
将制备的各样品在100℃下干燥至恒重，求出干燥样品的体积电阻率(电阻)。当助焊剂粉末的体积电阻率(电阻)在1×109～5×1011Ω·cm范围内时，表示粉末中K2AlF5·H2O的化学组成和结晶未充分形成和生长；而若体积电阻率超过上述范围，则表示K2AlF5·H2O的化学组成和结晶充分形成和生长。 
对各样品进行X射线衍射分析，作为相对强度将来源于KAlF4的28.9°的峰强度作为100，求出来源于K2AlF5·H2O的44.5°的峰强度。当助焊剂粉末的相对强度为12％以下时，表示粉末中K2AlF5·H2O的化学组成和结晶未充分形成和生长；而若相对强度超过上述范围，则表示粉末中K2AlF5·H2O的化学组成和结晶充分形成和生长。 
并且，针对各样品进行以下所示的扩展性试验。首先，分别为各样品准备Mg含量为0.8％重量的铝基材料A。其次，分别在材料A的 表面涂布2mg样品，收容在维持在600℃的气氛炉(ambient furnace)内，保持约6分钟。加热后，从气氛炉中取出材料，测定在材料表面熔融的样品的扩展性。测定结果分别如表3所示。 
Figure S2006800094587D00151
由表3可知，体积电阻率：样品No.1～No.11、No.25～No.32的助焊剂粉末在1×109～5×1011Ω·cm范围之外；相对强度：样品No.1～No.5、No.7～No.11、No.28和No.31的助焊剂粉末在相对强度12％以下的范围之外。未同时满足体积电阻率范围和相对强度范围的样品No.1～No.11、No.25～No.32的助焊剂粉末，显示各自扩展性不足20mm。相反，体积电阻率和相对强度均在上述范围内的样品No.12～No.24的助焊剂粉末，显示各自扩展性超过20mm，得到了良好的扩展性。 
对样品No.13和No.20的助焊剂粉末进行热重量/差热分析(TG-DTA)。在DTA曲线中，当在550～560℃的温度范围检测到的熔融峰高度高于在超过560℃的温度范围检测到的熔融峰高度时，表示粉末中K2AlF5·H2O的化学组成和结晶未充分形成和生长；而若在550～560℃的温度范围检测到的熔融峰高度低于在超过560℃的温度范围检测到的熔融峰高度，或者在550～560℃的温度范围未检测到熔融峰，则表示K2AlF5·H2O的化学组成和结晶充分形成和生长。测定结果分别如图2～图3所示。 
由图2可知，在样品No.13的DTA曲线中，在550～560℃范围和570℃附近分别检测到一个熔融峰，在550～560℃温度范围检测到的峰高度高于在570℃附近检测到的峰高度。由图3可知，在样品No.20的DTA曲线中，在550～560℃的范围检测到熔融峰，在超过560℃的附近检测到另一肩峰，在550～560℃的温度范围检测到的峰高度高于在超过560℃的近处检测到的峰高度。 
图4表示反应温度和扩展性的关系；图5表示K/Al摩尔比和F/Al摩尔比的关系；图6表示K/Al摩尔比和扩展性的关系；图7表示加热减量和相对强度的关系；图8表示K/Al摩尔比和体积电阻率的关系；图9表示体积电阻率和扩展性的关系；图10表示F/Al摩尔比和扩展性的关系；图11表示F/Al摩尔比和体积电阻率的关系。应说明的是，在图4～图11中，菱形标记表示No.1～No.11的助焊剂粉末的结果；正方形标记表示No.12～No.24的助焊剂粉末的结果；三角形标记表示No.25～No.32的助焊剂粉末的结果。 
由图4可知，图中三角形表示的No.25～No.32的助焊剂粉末的结果中，制备时的反应温度在70～100℃范围以外的粉末，显示扩展性不足15mm，因此阐明若反应温度低，则助焊剂粉末的扩展性趋于劣化。由图5可知，K/Al摩尔比和F/Al摩尔比的关系为：随着K/Al摩尔比降低，F/Al摩尔比也趋于降低。由图6可知，K/Al摩尔比和扩展性的关系为：K/Al摩尔比在1.00～1.20范围内的、图中由正方形 表示的No.12～No.24的助焊剂粉末的结果中，存在扩展性优异的趋势；在K/Al摩尔比超过1.20的助焊剂粉末中，摩尔比中K的比例越高，扩展性越趋于下降。由图7可知，加热减量和相对强度的关系为：加热减量越小，相对强度越趋于变低；加热减量越大，相对强度越趋于变高。由图7确认，加热减量的数值显示粉末中K2AlF5·H2O的化学组成和结晶是否充分形成和生长。由图8可知，K/Al摩尔比和体积电阻率的关系为：K/Al摩尔比在1.00～1.20范围内的、图中由正方形表示的No.12～No.24的助焊剂粉末的结果中，体积电阻率在1×109～5×1011Ω·cm范围内；另一方面，若K/Al摩尔比在1.20附近以及超过该数值，则显示出高电阻值。 
由图9可知，体积电阻率和扩展性的关系为：体积电阻率在1×109～5×1011Ω·cm范围内的、图中由正方形表示的No.12～No.24的助焊剂粉末的结果中，得到了良好的扩展性。另一方面，在显示出高电阻值的、图中由菱形表示的No.1～No.11的助焊剂粉末、由三角形表示的No.25～No.32的助焊剂粉末的结果中，扩展性发生分散。由图10可知，F/Al摩尔比和扩展性的关系为：F/Al摩尔比在3.80～4.10范围内的、图中由正方形表示的No.12～No.24的助焊剂粉末的结果中，存在扩展性优异的趋势；K/Al摩尔在1.20附近和超过该数值的助焊剂粉末，随着摩尔比中F比例的增加，扩展性趋于下降。由图11可知，F/Al摩尔比和体积电阻率的关系为：F/Al摩尔比在3.80～4.10范围内的、图中由正方形表示的No.12～No.24的助焊剂粉末的结果中，体积电阻率在1×109～5×1011Ω·cm范围内；另一方面，若F/Al摩尔比在4.10附近以及超过该数值，则显示出高电阻值。 
产业实用性 
本发明的助焊剂粉末，不限于钎焊Mg含量为0.1～1.0％重量的铝基材料，还可适用于钎焊Mg含量不足0.1％重量的铝基材料或不含Mg的铝基材料。 

Claims (9)

1.一种助焊剂粉末，其含有KAlF4、K2AlF5和K2AlF5·H2O，用于钎焊镁含量为0.1～1.0％重量的铝基材料，该粉末的特征在于：具有K/Al摩尔比为1.00～1.20范围、F/Al摩尔比为3.80～4.10范围的组成，上述K2AlF5和K2AlF5·H2O的总含量为6.0～40.0％重量，余量为KAlF4，上述部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构为K缺陷型、F缺陷型或K+F缺陷型中的至少一种晶体结构。
2.权利要求1所述的助焊剂粉末，其在100℃下干燥至恒重时的体积电阻率为1×109～5×1011Ω·cm。
3.权利要求1所述的助焊剂粉末，对其进行X射线衍射分析时，来源于K2AlF5·H2O的、位于44°～45°之间的2θ的最大衍射峰强度为来源于KAlF4的最大峰强度的12％以下。
4.权利要求1所述的助焊剂粉末，对其进行差热分析时，在550～560℃的温度范围检测到的熔融峰高度高于在超过560℃的温度范围检测到的熔融峰高度。
5.一种助焊剂粉末，其含有KAlF4、K2AlF5、K2AlF5·H2O和K3AlF6，用于钎焊镁含量为0.1～1.0％重量的铝基材料，该粉末的特征在于：具有K/Al摩尔比为1.00～1.20范围、F/Al摩尔比为3.80～4.10范围的组成，上述K2AlF5和K2AlF5·H2O的总含量为6.0～40.0％重量，上述K3AlF6的含量为5.0％重量以下，余量为KAlF4，上述部分或全部K2AlF5·H2O的晶体结构为K缺陷型、F缺陷型或K+F缺陷型中的至少一种晶体结构。
6.权利要求5所述的助焊剂粉末，其在100℃下干燥至恒重时的体积电阻率为1×109～5×1011Ω·cm。
7.权利要求5所述的助焊剂粉末，对其进行X射线衍射分析时，来源于K2AlF5·H2O的、位于44°～45°之间的2θ的最大衍射峰强度为来源于KAlF4的最大峰强度的12％以下。
8.权利要求5所述的助焊剂粉末，对其进行差热分析时，在550～560℃的温度范围检测到的熔融峰高度高于在超过560℃的温度范围检测到的熔融峰高度。
9.一种助焊剂粉末的制备方法，其为权利要求1～8中任一项所述的用于钎焊铝基材料的助焊剂粉末的制备方法，该方法的特征在于：使用氢氧化铝、氢氟酸和氢氧化钾作为原料化合物，在K/Al摩尔比为1.00～1.20以及F/Al摩尔比为4.00～4.20的范围内使用上述原料化合物，并且使该原料化合物在70～100℃的反应温度下进行湿式反应。
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