CN103317259A - 一种用于铝和铝合金的软钎焊自钎钎剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于铝和铝合金软钎焊的自钎钎剂及其制备方法，组成及重量百分比分别为：重金属氟化物25～35%；多羟基胺的氢氟酸盐60～70%；醇溶剂3～5%。将上述多羟基胺的氢氟酸盐加热并保持110～130℃，熔化后，加入混合的重金属氟化物，完全溶解后，在搅拌的情况下加入醇溶剂混合均匀，得粘稠蜜状液体，即为所述铝和铝合金的软钎焊自钎钎剂。本发明所提供的自钎钎剂去除氧化膜能力强，活性高，钎焊时自析熔态合金，不需另加钎料，简化了钎焊工艺，拓宽了钎焊应用的范围，其特点是钎焊时不需使用钎料，从钎剂中自动还原析出液态合金，形成钎料而填满钎缝。钎剂中含有高浓度的重金属的氟化物，作为析出钎料合金的源，另一方面也起到活性剂的作用。

Description

一种用于铝和铝合金的软钎焊自钎钎剂及其制备方法

技术领域

本发明属于电子、电器、热交换器产品的软钎焊领域，涉及一种用于铝和铝合金的软钎焊自钎钎剂及其制备方法。 

背景技术

钎焊是电子工艺技术中将铝-铝连接、铝-铜连接的常见方法，通常分为硬钎焊和软钎焊两类：以450℃的钎焊温度作为分界，高于此温度的工艺称为硬钎焊，低于此温度则称为软钎焊，其中，硬钎焊由于工艺温度较高，用在电子、电器某些产品的连接工艺中受到较大的局限；软钎焊的钎焊温度较低，钎焊过程对产品的热影响小。常规的软钎焊方法有用烙铁配合药芯焊丝的手工焊；有在钎焊地点分别放置钎料和助焊剂进行加热钎焊，如炉中钎焊；也有将钎料粉和助焊剂组成焊膏，涂抹在钎焊部位加热钎焊，如再流焊等等。 

铝的导电与导热性略逊于铜，但其比重小（只及铜的1/3），因此，铝的性价比相对于铜更占有很大的优势，作为导电材料，越来越多铜器件的基材已被铝及铝合金所取代，但铝及铝合金表面覆盖一层致密的氧化膜，很稳定且难于去除，铝软钎焊的关键工序是需要迅速、有效地去除这层氧化膜，本自钎钎剂能够达到这一要求。 

本发明提出一种铝和铝合金的自钎钎剂，只要将自钎钎剂涂抹在钎焊部位，加热时从自钎钎剂中自动析出钎料，完成钎焊的连接，不需另加钎料。 

通过检索，未发现相关的专利文献。 

发明内容

本发明的在于提供一种自钎钎剂，不必另加钎料合金即可完成部件的钎焊连接，自钎钎剂在加热时自动析出锡、锌等重金属的液态合金，起到钎料作用，完成钎焊部位的链接，大大简化了钎焊工序。 

本发明实现目的的技术方案如下： 

一种用于铝和铝合金的软钎焊自钎钎剂，其原料组成及重量百分比分别为： 

重金属氟化物        25～35% 

多羟基胺的氢氟酸盐  60～70% 

醇溶剂              3～5%。 

而且，所述重金属氟化物选自氟化锌、氟化亚锡、氟化铋以及氟化铜中至少两种的组合。 

而且，所述多羟基胺的氢氟酸盐通过多羟基胺与氢氟酸反应制得，其制备步骤为： 

⑴将多羟基胺置于带防腐涂层的蒸发锅内，加水溶解，多羟基胺与水的重量比为1：1； 

⑵向蒸发锅内逐滴加入浓度为10～15wt%的氢氟酸，防止迸溅，调节pH值至6～8； 

⑶蒸发锅内物料至140～150℃，停止加热 

⑷待蒸发锅内物料冷却至100～110℃时，倒入另一聚丙烯容器内冷却至室温，得白色蜡状固体，即为所述多羟基胺的氢氟酸盐。 

而且，所述多羟基胺任选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、羟乙基乙二胺、二羟乙基乙二胺、四羟基乙基乙二胺、三异丙醇胺或三羟甲基氨基甲烷的1～3种的组合物，按需要的比例混合。 

而且，所述醇溶剂为乙二醇、一缩二乙二醇，丙二醇或丙三醇。 

一种制备铝及铝合金的软钎焊自钎钎剂的方法，步骤如下 

⑴将上述多羟基胺的氢氟酸盐加热并保持110～130℃，待多羟基胺的氢氟酸盐完全熔化后，加入重金属氟化物活性剂，完全溶解后，搅拌5-20min，然后冷却凝固，得到助焊剂； 

⑵采用醇溶剂将助焊剂溶解混合均匀，得粘稠溶液，即为铝和铝合金的软钎焊自钎钎剂。 

本发明的优点和积极效果是： 

1、本发明所提供的自析熔剂摈弃了活性较差的氟硼酸盐，而采用了活性更高的全氟化物作为活性剂，同时为了能够溶解这种全氟化物，配合使用了高活性的多羟基有机胺的氢氟酸盐，能迅速有效的去除铝及铝合金表面的氧化膜。 

2、本发明所提供的自钎钎剂在钎焊加热过程中迅速铺展，去除了铝表面氧化膜，然后自钎钎剂中的重金属氟化物与铝反应，在加热时自动析出锡、锌等液态重金属合金，这些液态重金属合金起到钎料作用，在钎焊部位形成钎缝，完成钎焊过程。可大大简化钎焊工序。 

3、本发明只需将自钎钎剂涂在需要钎焊的部位，加热到260～300℃，即可通过自析溶剂中的多羟基有机胺的氢氟酸盐充分去除铝表面的氧化膜，同时还原析出液态的锡合金，与铝形成冶金结合，保证了钎焊接头牢固性。 

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。 

需要说明的是，本发明所涉及的氟化锌、氟化亚锡、氟化铋以及氟化铜任意两种以上的组合皆可作为多种重金属氟化物活性剂，且各组分选取比例不限。 

本发明中所涉及的多羟基胺的氢氟酸盐通过多羟基胺与氢氟酸反应制得，所述多羟基胺任选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、羟乙基乙二胺、二羟乙基乙二胺、四羟基乙基乙二胺、三异丙醇胺或三羟甲基氨基甲烷的1～3种的组合物，上述组合物所包括的各组分可按照任意比例混合。 

实施例1 

一种用于铝和铝合金的软钎焊自钎钎剂，其原料组成及重量分别为 

上述铝及铝合金软钎焊的自钎钎剂的制备方法步骤为： 

⑴制备三异丙醇胺的氢氟酸盐： 

a,本实施例中，多羟基胺采用三异丙醇胺，将其置于有耐腐蚀涂层的蒸发锅内，加水溶解。三异丙醇胺与水的重量比为1：1； 

b,向蒸发锅内逐滴加入浓度为10～15%的氢氟酸，防止迸溅，调节pH值直至6～8， 

c,.将蒸发锅内物料加热蒸发至温度140～150℃后停止加热； 

d,待锅内物料冷却至100～110℃时，倒入聚丙烯容器内继续冷却至室温，得白色蜡状固体，即为所述三异丙醇胺的氢氟酸盐； 

⑵制备助焊剂： 

将上述三异丙醇胺的氢氟酸盐加热并保持110～130℃，待三异丙醇胺的氢氟酸盐完全熔化后，加入氟化铜和氟化亚锡，完全溶解后，搅拌10min，然后冷却凝固，得助焊剂； 

⑶制备自钎钎剂： 

采用适量的一缩二乙二醇将助焊剂溶解混合均匀，得粘稠状液，即为实施例1的铝和铝合金软钎焊的自钎钎剂。 

实施例2 

一种铝和铝合金软钎焊的自钎钎剂，其原料组成及重量分别为 

上述铝和铝合金软钎焊的自钎钎剂的制备方法步骤为： 

⑴制备二羟乙基乙二胺和二乙醇胺的氢氟酸盐： 

a,本实施例中多羟基胺采用二羟乙基乙二胺和二乙醇胺的混合物，重量比为4:1。将二羟乙基乙二胺和二乙醇胺的混合物置于有耐腐蚀涂层的蒸发锅内，加水溶解，混合物与水的重量比为1：1； 

b,向蒸发锅内逐滴加入浓度为10～15%的氢氟酸，防止迸溅，调节pH值至6～8； 

c,将锅内物料加热至140～150℃后停止加热； 

d,.待蒸发锅内物料冷却至100～110℃后倒入聚丙烯容器内继续冷却至室温，得白色蜡状固体，即为所述二羟乙基乙二胺和二乙醇胺混合物的氢氟酸盐。 

⑵制备助焊剂： 

将上述二羟乙基乙二胺和二乙醇胺混合物的氢氟酸盐加热并保持在120～130℃，待二羟乙基乙二胺和二乙醇胺混合物的氢氟酸盐完全熔化后，加入氟化锌和氟化亚锡，完全溶解后，搅拌10min，然后冷却凝固，得助焊剂； 

⑶制备自钎钎剂： 

采用乙二醇将助焊剂溶解并混合均匀，得粘稠状溶液，即为实施例2的铝及铝合金软钎焊的自钎钎剂。 

实施例3 

一种铝和铝合金软钎焊的自钎钎剂，其原料组成及重量分别为 

上述铝和铝合金软钎焊的自钎钎剂的制备方法步骤为： 

⑴制备乙醇胺和羟乙基乙二胺的氢氟酸盐: 

a,本实施例中，多羟基胺由乙醇胺和羟乙基乙二胺组成，将乙醇胺和羟乙基乙二胺按照1：3的比例（重量比）混合并置于有耐腐蚀涂层的蒸发锅内，加水溶解，乙醇胺和羟乙基乙二胺混合物与水的重量比为1：1，； 

b,向蒸发锅内逐滴加入浓度为10～15%的氢氟酸，防止迸溅，调节pH值至6～8； 

c,将锅内物料加热蒸发至140～150℃后停止加热； 

c.将蒸发锅内物料冷却至100～110℃后，倒入聚丙烯容器内继续冷却至室温，得白色蜡状固体，即为所述乙醇胺和羟乙基乙二胺的氢氟酸盐； 

⑵制备助焊剂： 

将上述乙醇胺和羟乙基乙二胺的氢氟酸盐加热并保持110～130℃，待乙醇胺和羟乙基乙二胺的氢氟酸盐完全熔化后，加入氟化铜、氟化铋和氟化亚锡，完全溶解后，搅拌10min，然后冷却凝固，得助焊剂； 

⑶制备自钎钎剂： 

采用丙二醇将助焊剂溶解混合均匀，得粘稠种液体，即为实施例3所述铝和铝合金软钎 焊的自钎钎剂。 

检测试验 

检测试验方法如下： 

将以上各实施例制得的铝和铝合金软钎焊的自钎钎剂分别涂在铝试验片的钎焊部位，加热铝板260～300℃，即可得焊点，然后去除钎剂残渣。 

1、将实施例1～3所制成的自钎钎剂在L2铝板上进行铺展性试验，试验方法如下：将0.5克自钎钎剂放在用丙酮清洗过的L2铝板上，铝板厚度1mm，面积40×40mm²，然后将铝板放在加热温度为300℃的电热板上，保持30s。待自钎钎剂熔化并铺展后，从电热板上取下试片，用水清洗后测量析出钎料的润湿角。 

表1自钎钎剂析出的钎料在铝板上的润湿角 

2、在两片L2铝片组成“⊥”型接头的焊缝处涂抹上用实施例1～3所制成的自钎钎剂。在300℃的炉中加热进行钎焊形成钎焊接头，用水将接头清洗干净，然后按国标GB/T242.3.17-2008对铝钎焊接头进行盐雾试验，盐雾浓度为5%NaCl溶液，试验温度为35℃。 

试验结果列于表2： 

表2：钎焊接头抗腐蚀性 

Claims (6)

1.一种用于铝和铝合金的软钎焊自钎钎剂，其特征在于：其原料组成及重量百分比分别为：

重金属氟化物        25～35%

多羟基胺的氢氟酸盐  60～70%

醇溶剂              3～5%。

2.根据权利要求1所述的用于铝及铝合金的软钎焊自钎钎剂，其特征在于：所述重金属氟化物选自氟化锌、氟化亚锡、氟化铋以及氟化铜中至少两种的组合。

3.根据权利要求1所述的用于铝和铝合金的软钎焊自钎钎剂，其特征在于：所述多羟基胺的氢氟酸盐通过多羟基胺与氢氟酸反应制得，其制备步骤为：

⑴将多羟基胺置于带防腐涂层的蒸发锅内，加水溶解，多羟基胺与水的重量比为1：1；

⑵向蒸发锅内逐滴加入浓度为10～15wt%的氢氟酸，防止迸溅，调节pH值至6～8；

⑶蒸发锅内物料至140～150℃，停止加热

⑷待蒸发锅内物料冷却至100～110℃时，倒入另一聚丙烯容器内冷却至室温，得白色蜡状固体，即为所述多羟基胺的氢氟酸盐。

4.根据权利要求1或3所述的用于铝及铝合金的软钎焊自钎钎剂，其特征在于：所述多羟基胺任选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、羟乙基乙二胺、二羟乙基乙二胺、四羟基乙基乙二胺、三异丙醇胺或三羟甲基氨基甲烷的1～3种的组合物，按需要的比例混合。

5.根据权利要求1所述的用于铝和铝合金的软钎焊自钎钎剂，其特征在于：所述醇溶剂为乙二醇、一缩二乙二醇，丙二醇或丙三醇。

6.一种制备如权利要求1～5任一权利要求所述的铝及铝合金的软钎焊自钎钎剂的方法，其特征在于：步骤如下

⑴将上述多羟基胺的氢氟酸盐加热并保持110～130℃，待多羟基胺的氢氟酸盐完全熔化后，加入重金属氟化物活性剂，完全溶解后，搅拌5-20min，然后冷却凝固，得到助焊剂；

⑵采用醇溶剂将助焊剂溶解混合均匀，得粘稠溶液，即为铝和铝合金的软钎焊自钎钎剂。