CN102220550B

CN102220550B - 一种锡熔液保护剂

Info

Publication number: CN102220550B
Application number: CN2011101570738A
Authority: CN
Inventors: 张强
Original assignee: SUZHOU GOTTA TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: SUZHOU GOTTA TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2031-06-13
Also published as: CN102220550A

Abstract

本发明公开了一种锡熔液保护剂，以所述保护剂总重量为基准，该保护剂由以下组分组成：分子量为 300 ～ 1000 的长链脂肪酸酯 10% ～ 40% 、分子量为 280 ～ 1200 的长链脂肪酸 5% ～ 80% 、分子量为 900 ～ 3500 的长链脂肪烃 5% ～ 25% 、高粘度二甲基硅油 5% ～ 30% ，所述高粘度二甲基硅油在 20 ℃下的粘度为 2000 ～ 50000cps 。本发明的锡熔液保护剂是一种环保、无烟无味、无毒、对设备无腐蚀、操作简便、作用实效长、兼具抗氧化和还原功能且表面绝缘阻抗能够大于 1 × 10 ¹³ Ω的保护剂。使用本发明的锡熔液保护剂可节约焊料用量，节电、降低熔铜比，提高电子产品的焊接品质 ， 保证电子产品电器绝缘性和使用可靠性。

Description

一种锡熔液保护剂

技术领域

本发明涉及一种锡熔液的保护剂，属于金属焊料抗氧化保护技术领域，该保护剂能够用于热镀锡、锡工艺品、锡合金焊料的制备和波峰焊工艺等方面。

背景技术

锡及锡合金是一类比较活泼的金属，尤其在熔融状态下，它们很容易与空气中的氧气反应生成一层较致密的氧化膜。该氧化膜在锡或锡合金熔液静止状态下可以防止锡或锡合金熔液继续被氧化。可是在大多数场合下，锡或锡合金熔液并不能始终保持静止状态，因此会导致它们继续被氧化。例如热镀锡铜线时，锡熔液会一直被运动的铜线所搅动，氧化膜不断被破坏，使锡熔液持续氧化，且氧化膜附在锡线表面使锡线成为废品。又如在波峰焊接工艺中，喷锡口不断有新鲜锡合金熔液喷出，导致锡合金熔液不断被氧化，产生较多的锡渣，造成锡大量浪费。因此对锡及锡合金熔液进行有效保护是十分必要的。

目前，解决锡氧化现象所采用的方法是在锡或锡合金中添加抗氧化合金或使用还原粉处理已氧化的锡渣。申请号为200610131947的中国专利中公开了一种抗氧化合金，其方法是通过加入少量的非金属元素磷（P）来控制锡合金的组成。该方法的优点是可有效降低氧化渣的产生，缺点是如果不定时加以补充磷，磷元素将会随同锡渣被去除，原有的还原效果即会显着地降低；过量加入P元素则会导致锡熔液的流动性急剧恶化，产生锡珠、拉尖、连焊等大量焊接不良现象。采用还原粉处理锡渣的优点是处理实效快，缺点是还原效率低，对设备有腐蚀，会分解释放出有害气体。以上两种方式最大的问题是不能从根本上阻止锡渣的产生。申请号为200610046639的中国专利公开了一种焊锡保护剂。其优点是可以减少锡渣的产生，缺点是没有还原功能，无法还原已经产生的锡渣并置换出其中有用的焊锡。申请号为200810065190、200910013926、200910108504、200910302358、200910162539和201010042801的中国专利公开了一类水溶性抗氧化还原剂。该类物质是液体，使用时将其覆盖在锡熔液表面，隔绝锡熔液与空气接触，从源头上防止锡渣的产生。但是该水溶性抗氧化还原剂和锡熔液作用时烟大、气味很刺激，不环保，含有对人体有害的表面活性剂成分，必须借助于搅拌机搅拌和人工揉搓，费时费力,增加人工成本和电力消耗。并且该类水溶性抗氧化还原剂最大的缺点是电绝缘性能不好，粘在PCBA板上极易导致漏电，甚至烧毁机器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新型的锡熔液保护剂，它是一种环保、无烟无味、无毒、对设备无腐蚀、操作简便、作用实效长、电绝缘性能优异、兼具抗氧化和还原功能的锡熔液保护剂。

为解决以上的技术问题，本发明采取的技术方案是：一种锡熔液保护剂，以所述保护剂总重量为基准，其由以下组分组成：分子量为300～1000的长链脂肪酸酯10%～40%、分子量为280～1200的长链脂肪酸5%～80%、分子量为900～3500的长链脂肪烃5%～25%、高粘度二甲基硅油5%～30%，所述高粘度二甲基硅油在20℃下的粘度为2000～50000cps，所述的锡熔液保护剂为非水溶性油状液体，其表面绝缘阻抗大于1×10 ¹³ Ω。

根据本发明，所述长链脂肪酸酯可以为饱和或不饱和脂肪酸酯，但优选为不饱和脂肪酸酯，特别是，不饱和长链脂肪酸甘油酯或不饱和长链脂肪酸季戊四醇酯或它们的组合。

所述长链脂肪酸优选为不饱和长链脂肪酸。

所述长链脂肪酸酯优选为分子量为500～800的长链脂肪酸酯，所述长链脂肪酸优选为分子量为350～900的长链脂肪酸，所述长链脂肪烃优选为分子量为2400～3500的长链脂肪烃；所述长链脂肪酸酯优选为三棕榈油酸甘油酯、四棕榈油酸季戊四醇酯、四亚油酸季戊四醇酯、四油酸季戊四醇酯、聚甘油缩合蓖麻醇酸酯以及十聚甘油棕榈油酸酯中的一种或多种的组合；所述长链脂肪酸优选为花生四烯酸、二十二碳-6-烯酸、聚合二酸、油酸以及二十碳-5-烯酸中的一种或多种的组合；所述长链脂肪烃优选为液体聚丁烯、液体聚异丁烯以及液体乙丙橡胶中的一种或多种的组合。

所述高粘度二甲基硅油优选为20℃下粘度为5000～20000cps的二甲基硅油。

本发明的锡熔液保护剂是在140～160℃的温度下将以上各组分按比例搅拌成均匀的液体，经过滤后灌装即可使用。

本发明所使用的化合物均是在市场上容易购买得到的。

在本发明中，长链脂肪酸酯是作为乳化剂、增溶剂。长链脂肪酸是有机活性剂，与锡熔液接触时，可降低其表面张力，增加其与被焊组件的润湿力，同时其在与锡渣接触时，通过化学反应破坏锡渣表面的氧化锡膜，释放出其中被包裹的有用焊料。长链脂肪烃是粘度稳定剂，是用来防止所述的长链脂肪酸酯和长链脂肪酸组分在高温下发生氧化聚合，使所述锡熔液保护剂的粘度保持相对稳定。高粘度二甲基硅油是粘度调节剂，用来调节所述锡熔液保护剂熔融后的流动性。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、电绝缘性能优异

本发明的锡熔液保护剂中各组分均为非水溶性油状液体，不溶解于水也不易在空气中吸收水分，而且不含有离子型化合物，因此其表面绝缘阻抗大于1×10 ¹³ Ω。本保护剂或其残留物即使粘在印刷电路板上也不会导致漏电，显示出了优异的电绝缘性能和使用可靠性，这是本保护剂区别于其它类似产品的最独特的优势。

2、防止锡渣产生，减少焊料使用量

锡及锡合金是一类比较活泼的金属，在高温下（大于200℃）极易氧化，产生锡渣，造成浪费。有数据表明：有铅焊料的使用率为50%～70%,无铅焊料的使用率为30%～70%。将本发明的锡熔液保护剂倒入锡槽后，会在熔融焊料表面形成一层油状保护膜，防止焊料与空气中的氧作用，使锡渣无法产生，使用本发明的锡熔液保护剂节约焊料最多可达70%，并且使用本发明保护剂时无烟、无味。

3、将锡渣中的有用焊料还原出来，提高焊料使用率

锡渣中的有用焊料被表层的氧化锡膜包裹，在表面张力和密度的双重作用下浮在熔融锡液的表面。大量堆积的锡渣会使焊接不良，生产成本增加。本发明的锡熔液保护剂与锡渣接触，其中的活性剂组分通过与氧化锡膜发生化学反应，破坏其结构释放出其中的有用焊料。使用本发明的锡熔液保护剂，还原率可达到95%以上。

4、减少用电量，节约制造成本

使用本发明保护剂所产生的节电效益是由两方面贡献的，（1）减少熔融锡液表面的热散失；（2）焊料使用量减少节约的用电量。用电量的减少可有效降低制造成本，减少碳排放。

5、降低熔铜比，提高焊接品质

由于焊料中铜含量的增加能够使焊料的熔点升高，在焊接温度不变的前提下，会导致焊料的润湿性下降，造成焊接不良。使用本发明锡熔液保护剂能增加焊料的润湿性，在降低锡液温度5～10℃的条件下，依然可保持相同的焊接品质。随锡液温度的降低，无铅焊料对印刷线路板下方沾锡面的裸铜的溶解作用也会降低，从而使熔铜比下降，提高焊接品质。

6、减缓焊料对设备的腐蚀，降低设备维修率

焊料特别是无铅焊料对锡槽的腐蚀性较大，即使使用钛合金材质，锡槽也容易发生洞穿。本发明锡熔液保护剂具有较强的缓蚀性，能有效降低无铅焊料对设备的腐蚀，延长设备的使用寿命。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

一种锡熔液保护剂，以该保护剂的总重量为基准，其由以下组分组成：三棕榈油酸甘油酯10%、花生四烯酸75%、液体聚丁烯5%以及高粘度二甲基硅油（20℃下粘度为5000cps ）10%。将以上组分按比例在140～160℃的温度下搅拌成均匀的液体，经过滤后灌装即可使用。

本实施例保护剂的理化性能指标如表一，性能检测所依据的标准如表二。

实施例2

一种锡熔液保护剂，以该保护剂的总重量为基准，其由以下组分组成：四棕榈油酸季戊四醇酯10%、花生四烯酸65%、液体聚丁烯15%以及高粘度二甲基硅油（20℃下粘度为20000cps ）10%。制备方法同实施例1相同，这里不再重复描述。

实施例3

一种锡熔液保护剂，以该保护剂的总重量为基准，其由以下组分组成：四亚油酸季戊四醇酯10%、二十二碳-6-烯酸80%、液体聚异丁烯5%以及高粘度二甲基硅油（20℃下粘度为20000cps ）5%。制备方法同实施例1相同，这里不再重复描述。

实施例4

一种锡熔液保护剂，以该保护剂的总重量为基准，其由以下组分组成聚甘油缩合蓖麻醇酸酯15%、花生四烯酸69%、液体聚异丁烯8%以及高粘度二甲基硅油（20℃下粘度为20000cps ）8%。制备方法同实施例1相同，这里不再重复描述。

实施例5

一种锡熔液保护剂，以该保护剂的总重量为基准，其由以下组分组成：聚甘油缩合蓖麻醇酸酯20%、聚合二酸67%、液体乙丙橡胶5%以及高粘度二甲基硅油（20℃下粘度为20000cps ）8%。制备方法同实施例1相同，这里不再重复描述。

实施例6

一种锡熔液保护剂，以该保护剂的总重量为基准，其由以下组分组成：聚甘油缩合蓖麻醇酸酯25%、花生四烯酸50%、液体乙丙橡胶15%以及粘高粘度二甲基硅油（20℃下粘度为20000cps ）10%。制备方法同实施例1相同，这里不再重复描述。

实施例7

一种锡熔液保护剂，以该保护剂的总重量为基准，其由以下组分组成：十聚甘油棕榈油酸酯30%、二十碳-5-烯酸55%、液体聚丁烯10%以及高粘度二甲基硅油（20℃下粘度为20000cps ）5%。制备方法同实施例1相同，这里不再重复描述。

本发明的锡熔液保护剂的具体使用步骤为：1、将本发明的保护剂倒在熔融的锡熔液表面或锡渣上（除喷锡口外）2、每隔3～4小时添加一次本发明的保护剂，用量为50～80克；3、每隔24～36小时清理去除一半上层不含锡的物质，重复步骤2。

使用本发明的人员应当理解，锡熔液保护剂添加量可视锡熔液的量和锡渣产生量的多少酌情加减；每次清理时只可将上层不含锡的稀泥状物质清理出来，不可将清理锡渣的工具伸到锡液面以下，从下往上捞，这样做法会带走大量的有用锡造成不必要的浪费。

从表一的数据能够看出，实施例1～7的闪点均高于310℃，在250℃,24h的失重率小于1%，说明本发明锡熔液保护剂的热稳定性好,使用实效长；实施例1～7的粘度均较低，说明本发明锡熔液保护剂使用方便，在高温下有良好的流动性，有利于迅速覆盖在锡熔液表面，防止氧化锡渣的产生；实施例1～7的卤素含量均小于50ppm，说明本发明的锡熔液保护剂符合REACH指令中无卤的要求,属于环保产品；实施例1～7的水萃取电阻高，说明本发明的锡熔液保护剂不含水溶性离子化合物，对设备和印刷线路板无腐蚀；实施例1～7的铜板腐蚀和铜镜腐蚀极轻微，表面绝缘阻抗极高，说明本发明的锡熔液保护剂不含强酸、强碱或它们的盐类，对设备和印刷线路板无腐蚀,保证电子产品的电绝缘性能和使用可靠性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种锡熔液保护剂，其特征在于：以所述保护剂总重量为基准，其由以下组分组成：分子量为300～1000的长链脂肪酸酯10％～40％、分子量为280～1200的长链脂肪酸5%～80％、分子量为900～3500的长链脂肪烃5%～25%、高粘度二甲基硅油5％～30%，所述高粘度二甲基硅油在20℃下的粘度为2000～50000cps，所述的锡熔液保护剂为非水溶性油状液体，其表面绝缘阻抗大于1X10¹³Ω；

所述长链脂肪酸酯为三棕榈油酸甘油酯、四棕榈油酸季戊四醇酯、四亚油酸季戊四醇酯、四油酸季戊四醇酯、聚甘油缩合蓖麻醇酸酯以及十聚甘油棕榈油酸酯中的一种或多种的组合；

所述长链脂肪酸为花生四烯酸、二十二碳-6-烯酸、聚合二酸、油酸以及二十碳-5-烯酸中的一种或多种的组合；

所述长链脂肪烃为液体聚丁烯、液体聚异丁烯以及液体乙丙橡胶中的一种或多种的组合。

2.根据权利要求1所述的锡熔液保护剂，其特征在于：所述高粘度二甲基硅油在20℃下的粘度为5000～20000cps。