CN1033691C - 一种焊料丝芯用的中性焊剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊料丝芯用的中性焊剂及其制法。本焊剂解决高活性问题。这一种焊剂含1～20%(重量百分数，下同)有机羧酸，1～22%烷基醇胺，1～20%胺的盐酸盐或其氢溴酸盐，余量为水，还含有1～15%的醇。其制法为将有机羧酸和烷基醇胺加热溶解，加入胺的盐酸盐或其氢溴酸盐的水溶液，保温搅拌加入水或醇及水进行乳化。本焊剂主要用于电光源生产自动线等的焊接。

Description

一种焊料丝芯用的中性焊剂

本发明涉及焊料丝芯用的中性焊剂及其制法。更具体地说是用于白烘灯泡头触点、仪器仪表、无线电元件和车用散热器焊料丝芯用的焊剂。

过去，国内生产的焊料丝芯用的焊剂基本上都是松香体系，因其活性低，对含锡量≤30％的锡铅焊料焊接效果差，通用性不佳。用松香体系的焊剂进行焊接时，在焊接后，焊点部位残留的焊剂过多，而又难于清洗干净，腐蚀性大，污染环境，绝缘电阻随空气湿度波动大。

为了克服松香体系焊剂的一些弱点，对其进行改进。中国专利文献CN1047238A报导了一种印刷线路板钎焊用的焊剂。它是由纯化或改性松香10-35％(重量百分数，下同)，芳香羧酸或二元酸1-10％，季胺盐溴化物0.5-3％，余量为异丙醇所组成。所说的纯化或改性松香为岐化松香、甲级松香、特级松香、氢化松香其中的一种；芳香羧酸或二元羧酸为苯甲酸、对甲基苯甲酸、对异丙基苯酸、对羟基苯甲酸、琥珀酸(丁二酸)、已二酸、癸二酸其中的一种酸；季胺盐溴化物是十八烷基苄基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵。这种焊剂的优点是减小了焊料表面张力，赋于焊剂较高的润湿力，其缺点是仍含有纯化或改性的松香，在焊接后，焊点部位残留的焊剂过多，难于清洗干净，腐蚀性较大，污染环境，其绝缘效果仍随空气湿度波动。

原苏联的专利文献SU833404报导的一种焊剂是由1-10％的琥珀酸(丁二酸)，5-10％的三乙醇胺，5-10％的乙二醇和1-3％的Simtanol，其余为乙醇所组成。

另一篇原苏联专利文献SU1407732报导了另一种焊剂，它是由9.5-16.0％的柠檬酸，5.0-10.0％的甘油，1.0-3.0％的三乙醇胺，其余为乙醇所组成。

原苏联的二篇专利文献SU833404、SU1407732所报导的二种焊剂其优点是完全不用松香，脱离了松香体系。其缺点是仅适用于熔点低的高锡焊料，对于含锡量≤30％的焊料，扩展性较差，并且不宜用于焊料丝芯用焊剂。

作为一种良好的焊剂应没有腐蚀性，附着性良好，焊接能力强，焊板不粘手。活性高，焊后残留物少，甚至没有残留物，又具有高绝缘性，通用性好。

本发明的目的就在于提出一种焊料丝芯用的高活性通用性广的中性焊剂。

本发明的另一个目的是研究出制备上述的高活性通用性广的中性焊剂的工艺方法。

本发明的一种焊料丝芯用的中性焊剂，该焊剂重量百分比含有机羧酸1-20％，烷基醇胺1-22％，胺的盐酸盐或胺的氢溴酸盐1-20％，余量为水。

所说的辅助活性剂有机羧酸为一元羧酸，二元羧酸，一种一元羧酸和另一种一元羧酸的混合酸，一种一元羧酸和一种二元羧酸的混合酸其中的一种，所说的一元羧酸为月桂酸(十二酸)、十三酸、十八酸(硬脂酸)、软脂酸、十九酸其中的一种；所说的二元羧酸为丁二酸(琥珀酸)、己二酸(肥酸)、壬二酸(杜鹃花酸)、癸二酸(皮脂酸)其中的一种。所说的烷基醇胺为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺其中的一种。

所说的另一种活性剂胺的盐酸盐或胺的氢溴酸盐，胺的盐酸盐为二甲胺盐酸盐、乙二胺盐酸盐、二乙胺盐酸盐、丙二胺盐酸盐、水合联胺盐酸盐其中的一种；胺的氢溴酸盐为二甲胺氢溴酸盐、乙二胺氢溴酸盐、二乙胺氢溴酸盐、丙二胺氢溴酸盐、水合联胺氢溴酸盐其中一种。

所含有的一元羧酸，二元羧酸，一种一元羧酸和另一种一元羧酸的混合酸，一种一元羧酸和一种二元羧酸的混合酸其中的一种的重量与单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺其中的一种的重量的比为1∶0.5-2.0为佳。

本发明的制备上述焊剂的工艺方法，在反应容器中按所需要的量加入有机羧酸(一元羧酸、二元羧酸、一种一元羧酸和另一种一元羧酸的混合酸，一种一元羧酸和一种二元羧的混合酸其中的一种)和烷基醇胺，加热至完全熔解后，在搅拌下于70-140℃加入所需要量的胺的盐酸盐水溶液或胺的氢溴酸盐的水溶液，用碱调节反应溶液的PH至6-9，保温搅拌5-120分钟，在60-150℃的温度下加入水进行乳化，继续搅拌降温至25-50℃，而制得本发明的一种焊剂。

本发明选用上述的有机羧酸作为焊剂的组成成分，因为它无毒、无臭、无味、无腐性，经与醇胺反应后有强的乳化能力，优良的润湿性和扩展率，尤其是对含锡量为20-30％的锡铅焊料在焊接温度上有极佳的匹配，即确保了对金属基材的氧化层的还原能力，焊接后又几乎无残留物，且具有成膜薄和保护基材的作用。本发明的上述的一种焊剂中含有的所说的活性剂烷基醇胺为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺其中的一种。醇胺与有机酸羧酸反应后生成的活性物对金属有很好的润湿，去污抗氧化，润滑的作用。

选用胺的盐酸盐或胺的氢溴酸盐作为另一种活性剂，可使焊剂用量大幅度降低，又能有效地去除金属氧化层，同时对于低锡的锡铅焊料有好的扩展作用，又具有优异的可焊性。

本发明的焊剂还含有1-15％醇(重量百分数，下同)，所说的醇为乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、丁三醇、季戊四醇其中的一种，上述的醇与有机羧酸反应后，也具有优良的乳化作用，使产品能够具有长期的稳定性。

在本发明上述的一种焊剂中所含有的一元羧酸中，以月桂酸、十八酸(硬脂酸)、软脂酸、十九酸为佳；在所含有的二元羧酸中以已二酸、壬二酸、癸二酸为好。

在所含有胺的盐酸盐中以二甲胺盐酸盐、乙二胺盐酸盐、二乙胺盐酸盐、水合联胺盐酸盐为佳；在胺的氢溴酸盐中以二甲胺氢溴酸盐、乙二胺氢溴酸盐、二乙胺氢溴酸盐、水合联胺氢溴酸盐为好。

在所含有的醇中以乙二醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇为佳。

在制备上述的一种焊剂时，加热有机羧酸和烷基醇胺的温度至完全熔解，其加热的温度视所加入的烷基醇胺和有机羧酸的种类具体而定。加入胺的盐酸盐水溶液或胺的氢溴酸盐水溶液的温度，一般控制在70-140℃，以75°-110℃为佳。加入胺的盐酸盐水溶液或胺的氢溴酸盐的水溶液后，用碱调节反应液的PH至6-9，又以调节其PH为6.5-8.5为佳。所加入的碱为氨水、乙二胺、水合联胺、相应的盐酸盐的胺、相应的胺的氢溴酸盐的胺其中的一种。通常保温搅拌的时间为5-120分钟，又以保温搅拌20-70分钟为好，在60-150℃的温度下加入水，又以于60-100℃加入水为佳，继续搅拌降温至25-50℃，从反应容器中取出产品，得到浅黄或乳白色的浓乳状或膏状高活性的中性焊锡丝芯用的焊剂。在制备上述焊剂的过程中所用的搅拌速度的大小对产品质量没有什么影响，只起到混合均匀的作用。

本发明的焊剂的工艺方法，在反应容器中还加入醇，是在60-150℃的温度下加入醇和水进行乳化，继续搅拌降温至25-50℃，而制得本发明的一种含有醇的焊剂。

本发明的焊剂可用于电光源生产自动线焊接(例如白烘灯泡触点)、仪器仪表、无线电元件、半导体器件、印刷线路板、车用散热器等方面的手工或生产自动线的铜锡焊接。

本发明的焊剂的优点就在于它们具有高活性、非腐蚀性。

它们的第二个优点是无毒、无臭、无味、不污染环境，对锡铅焊料在焊接温度上有极佳的匹配效果，可有效地除去金属氧化层，焊接后具有成膜薄和保护基材的作用。

第三个优点在于用本发明的焊剂，可简化常规生产(例如白炽灯泡生产和专用散热器生产中)添加焊剂的工序，使焊剂用量大幅度降低，又可大幅度降低焊剂的用量，提高了产品质量，降低了生产成本。

本发明的制备上述焊剂的工艺方法的优点在于工艺简便，易于操作，生产出的产品质量高，能长期稳定。

用以下实施例对本发明的工艺方法及焊料作进一步的说明，将有助于对本发明及其优点的理解，而不作为本发明保护范围的限定，本发明的保护范围由权利要求书来决定。

实施例1

制备本发明的一种焊剂100克，在装有机械搅拌的300毫升三口圆底烧瓶中，加入20克属于一元羧酸类的软脂酸和20克属于烷基醇胺类的三乙醇胺，软脂酸的量与三乙醇胺量的比为1∶1，加热至完全熔解后，在搅拌下于95℃加入2.8克属于胺的盐酸酸盐类的水合联胺盐酸盐(以水溶液的形式加入)，用水合联胺调节反应溶液的PH为6.9，保温搅拌60分钟，在80℃加入余量的水进行乳化，继续搅拌降温至30℃生成本发明的焊剂，含软脂酸20％，三乙醇胺20％，水合联胺盐酸盐2.8％，余量为水。所制得的焊剂比重D₄ ²⁰为0.94±0.04，扩展率95±2％，润湿力(平均3秒)对铜钱为-85±3达因，绝缘电阻5×10¹²Ω(标准JISZ3197-1986下同)，水溶性电阻5×10⁴(Ω-cm)。

实施例2

所用设备及操作方法同实施例1，唯不同的是以水溶液的方式加入2.8克属于胺的氢溴酸盐类的水合联胺氢溴酸盐，产品质量与实施例1同。

实施例3

所用设备及操作方法基本同实施例1，唯不同的是加入15克属于一元羧酸类的硬酯酸和22克属于烷基醇胺类的三乙醇胺，硬脂酸的量和三乙醇胺量的比为1∶1.47，在搅拌下于100℃加入15克属于胺的盐酸盐类的乙二胺盐酸盐(以水溶液的方式)，用乙二胺调节反应溶液的PH为7.5，保温搅拌70分钟，在95℃加入余量的水进行乳化，继续搅拌降温至35℃，生成本发明的焊剂，含硬脂酸15％、三乙醇胺22％，乙二胺盐酸盐15％，余量为水。所制得的焊剂比重D₄ ²⁰为0.94±0.04，扩展率96±2％，润湿力(平均3秒)对铜钱为-85±3达因，绝缘电阻2×10¹¹Ω，水溶性电阻5×10⁴(Ω-cm)。

实施例4

所用设备及操作方法同实施例3，唯不同的是以水溶液的方式加入15克属于胺的氢溴酸盐类的乙二胺氢溴酸盐，调节反应溶液的PH至8.0，保温搅拌时间为110分钟，产品质量与实施例3同。

实施例5

所用设备及操作方法基本同实施例1，唯不同的是加入20克属于二元羧酸类的癸二酸，20克属于烷基醇胺类的二乙醇胺，癸二酸的量与二乙醇胺量的比为1∶1，加热至完全熔解后，于搅拌下在110℃加入4.8克属于胺的氢溴酸盐类的水合联胺氢溴酸盐(以水溶液的形式)。用水合联胺调节反应溶液的PH至8.0，保温搅拌90分钟，在100℃加入余量的水进行乳化，继续搅拌降温至40℃，生成本发明的焊剂，含癸二酸20％、二乙醇胺20％，水合联胺氢溴酸盐4.8％，余量为水。所制得的焊剂比重D₄ ²⁰为0.94±0.04，扩展率95±2％，润湿力(平均3秒)对铜钱为-83±3达因，绝缘电阻7×10¹¹Ω，水溶性电阻6×10⁴(Ω-cm)。

实施例6

所用设备及操作方法同实施例5，唯不同的是以水溶液的方式加入属于胺的盐酸盐类的水合联胺盐酸盐4.8克，调节反应溶液的PH至8.5，产品质量同实施例5。

实施例7

所用设备及操作方法同实施例1，唯不同的是加入8克属于一元羧酸类的硬酯酸和20克属于烷基醇胺类的三乙醇胺，硬脂酸的量与三乙醇胺量的比为1∶2.5，产品质量差，所制得的焊剂比重D₄ ²⁰为0.91±0.03，扩展率94±2％，润湿力(平均3秒)对铜钱为-83±3达因，绝缘电阻1.2×10¹¹Ω，水溶性电阻4×10⁴(Ω-cm)。

实施例8

制备本发明的另一种焊剂100克，在装有机械搅拌的300毫升三口圆底烧瓶中，加入10克属于一元羧酸类的软脂酸和15克属于烷基醇胺类的三乙醇胺，软脂酸的量与三乙醇胺的量之比为1∶1.5，加热至完全熔解后，在搅拌下于97℃加入8克属于胺的盐酸盐类乙二胺盐酸盐(以水溶液的方式)，用乙二胺调节反应溶液的PH至7.0，保温搅拌30分钟，在温度90℃加入10克属于醇类的丙二醇和余量的水进行乳化，继续搅拌降温至35℃生成本发明的含有醇类的一种焊剂，含软脂酸10％，三乙醇胺15％，乙二胺盐酸盐8％，丙二醇10％，余量为水，所得焊剂比重D₄ ²⁰为0.89±0.03，扩展率96±3％，润湿力(平均3秒)对铜钱为-87±3达因，绝缘电阻4×10¹²Ω(标准JISZ3197-1986下同)，水溶性电阻4×10⁴(Ω-cm)。

实施例9

所用设备及操作方法同实施例8，唯不同的是以水溶液的方式加入8克属于胺的氢溴酸盐类的乙二胺氢溴酸盐，产品质量与实施例8同。

实施例10

所用的设备及操作方法基本同实施例8，唯不同是加入15克属于一元羧酸类的硬脂酸和22克属于烷基醇胺类的二乙醇胺，硬脂酸的量与二乙醇胺的量之比为1∶1.47，加热至完全熔解后，在搅拌下于101℃加入10克属于胺的盐酸盐类的二甲胺盐酸盐(以水溶液的方式)，用二甲胺调节反应溶液的PH至7.2，保温搅拌65分钟，在温度92℃加入10克属于醇类的丙二醇和余量的水进行乳化，继续搅拌降温至40℃生成本发明的一种含有醇类的焊剂，含硬脂酸15％，二乙醇胺22％，二甲胺盐酸盐10％，丙二醇10％，余量为水，所制得的焊剂比重D²⁰为0.90±0.04，扩展率95±2％，润湿力(平均3秒)对铜钱为-87.5±1.5达因，绝缘电阻1×10¹²Ω。

实施例11

所用设备及操作方法同实施例10，唯不同的是以水溶液的方式加入10克属于胺的氢溴酸盐类的二甲胺氢溴酸盐，产品质量与实施例10同。

实施例12

所用的设备及操作方法基本同实施例8，唯不同是加入5克属于一元羧酸类的硬脂酸，6克属于二元羧酸类的癸二酸，15克属于烷基醇胺类的三乙醇胺，硬脂酸癸二酸合量与三乙醇胺的量之比为1∶1∶37，加热至完全熔解，于搅拌下于108℃加入12克属于胺的氢溴酸盐类的水合联胺氢溴酸盐(以水溶液的方式)，用水合联胺调节反应溶液的PH至7.8，保温搅拌85分钟，在温度98℃加入8克属于醇类的季戊四醇和余量的水进行乳化，继续搅拌降温至35℃生成本发明的另一种焊剂，含硬脂酸与癸二酸含量为11％，三乙醇胺15％，季戊四醇8％，水合联胺氢溴酸盐12％，余量为水，所制得的焊剂比重D₄ ²⁰为0.92±0.04，扩展率95±3％，润湿力(平均3秒)对铜钱为-89±3达因，绝缘电阻4×10¹¹Ω，水溶性电阻4×10¹⁰(Ω-cm)。

实施例13

所用设备及操作方法同实施例12，唯不同的是以水溶液的方式加入12克属于胺的盐酸盐类的水合联胺盐酸盐，产品质量与实施例12同。

实施例14

所用的设备及操作方法基本同实施例8，唯不同是加入5克属于一元羧酸类的月桂酸，10克属于一元羧酸类的硬脂酸和15克属于烷基醇胺类的二乙醇胺，月桂酸硬脂酸合量与二乙醇胺的量之比为1∶1，在搅拌下于110℃加入20克属于胺的盐酸盐类的水合联胺盐酸盐(以水溶液的方式)，用水合联胺调节反应溶液的PH至7.1，保温搅拌95分钟，在105℃加入8克丙三醇和余量的水进行乳化，继续搅拌降温至35℃生成本发明的另一种焊剂，含月桂酸、硬脂酸合量为15％，二乙醇胺15％，水合联胺盐酸盐20％，丙三醇8％，余量为水，所制得的焊剂比重D₄ ²⁰为0.925±0.025，扩展率94±2％，润湿力(平均3秒)对铜钱为-85±3达因，绝缘电阻9×10¹²Ω，水溶性电阻4×10⁴(Ω-cm)。

实施例15

所用设备及操作方法同实施例14，唯不同是加入2克属于一元羧酸类的月桂酸，5克属于一元羧酸类的硬脂酸和17克属于烷基醇胺类的二乙醇胺，月桂酸硬脂酸合量与二乙醇胺的量之比为2.4，产品质量差。绝缘电阻1.4×10¹¹Ω，扩展率为95±3％。

Claims (6)

1.一种焊料丝芯用的中性焊剂，其特征是，该焊剂重量百分比含有机羧酸1-20％，烷基醇胺1-22％，胺的盐酸盐或胺的氢溴酸盐1-20％，余量为水，

(1)所说的有机羧酸为一元羧酸，二元羧酸，一种一元羧酸和另一种一元羧酸的混合酸，一种一元羧酸和一种二元羧酸的混合酸其中的一种，所说的一元羧酸为月桂酸(十二酸)、十三酸、十八酸(硬脂酸)、软脂酸、十九酸其中的一种；二元羧酸为丁二酸(琥珀酸)、己二酸(肥酸)、壬二酸(杜鹃花酸)、癸二酸(皮脂酸)其中的一种，

(2)所说的烷基醇胺为单乙醇胺，二乙醇胺、三乙醇胺其中的一种，

(3)所说的胺的盐酸盐为二甲胺盐酸盐、乙二胺盐酸盐、二乙胺盐酸盐、丙二胺盐酸盐、水合联胺盐酸盐其中的一种；胺的氢溴酸盐为二甲胺氢溴酸盐、乙二胺氢溴酸盐、二乙胺氢溴酸盐、丙二胺氢溴酸盐、水合联胺氢溴酸盐其中一种，

(4)一元羧酸，二元羧酸，一种一元羧酸和另一种一元羧酸的混合酸，一种一元羧酸和一种二元羧酸的混合酸其中的一种的重量与单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺其中的一种的重量的比为1∶0.5-2.0。

2.根据权利要求1所述的一种焊剂，其特征是，还含有1～15的％醇(重量百分数)，所说的醇为乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、丁三醇、季戊四醇其中的一种。

3.制备一种根据权利要求1所述焊剂的工艺方法，其特征是，

(1)在反应容器中按所需要的量加入有机羧酸和烷基醇胺，加热至完全熔解后，在搅拌下于70-140℃加入所需要量的胺的盐酸盐水溶液或胺的氢溴酸盐的水溶液；

(2)用碱调节反应溶液的PH至6-9，保温搅拌5-120分钟；

(3)在60-150℃的温度下加入水进行乳化，继续搅拌降温至25-50℃。

4.根据权利要求3所述的制备一种焊剂的工艺方法，其特征是，所用的碱为氨水、乙二胺、水合联胺、相应的盐酸盐的胺、相应的氢溴酸盐的胺其中的一种。

5.根据权利要求5所述的制备一种焊剂的工艺方法，其特征是，最好调节反应溶液的PH至6.5-8.5。

6.根据权利要求3所述的制备焊剂的工艺方法，其特征是，还加入醇，在60-150℃的温度下加入醇和水进行乳化，继续搅拌降温至25-50℃。