CN104476019A - 一种铝合金真空钎焊用钎料的制备方法及电镀液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金真空钎焊用钎料的制备方法及电镀液。该铝合金真空钎焊用钎料采用电沉积法制备，该铝合金真空钎焊用钎料的制备方法包括以下步骤：1)配制电镀液；2)制备电极；3)实施电沉积工艺；4)烘烤电沉积法获得的钎料，该钎料即为该铝合金真空钎焊用钎料。采用本发明铝合金真空钎焊用钎料的制备方法制备出的钎料直接附着于待焊工件上，在实施真空钎焊过程中不再另行制备焊片，无需设计焊片形状，无需进行焊接切割，也无需进行焊片装配，极大的降低了真空钎焊的成本，缩短了焊接生产时间，简化焊接生产工艺流程。本发明还公开应用于该铝合金真空钎焊用钎料的制备方法的电镀液。

Description

一种铝合金真空钎焊用钎料的制备方法及电镀液
技术领域
本发明涉及一种钎料的制备方法，尤其涉及一种铝合金真空钎焊用钎料的制备方法及应用于该制备方法中的电镀液。
背景技术
铝合金真空钎焊技术被广泛应用于电子产品制造，汽车散热器制造、以及航空航天产品的部分结构件和功能件的制备中。现有的真空钎焊技术均需要专门的焊片，在焊接过程中以焊片的熔化，实现待焊零件的有效连接。这一工艺现状的缺点体现在：焊片需要预制，增加了钎焊生产周期和钎焊成本；焊片在使用前还需要按照待焊零件的待焊面形状进行裁剪和清理，造成钎焊工艺繁琐；常规焊片较厚，厚度一般为0.1—0.15mm，焊接时多余的焊料容易造成漫溢，污染零件表面。
发明内容
针对现有的方案的不足，本发明提出一种铝合金真空钎焊用钎料的制备方法及应用于该铝合金真空钎焊用钎料的制备方法中的电镀液，其提供电沉积法制备铝合金真空钎焊焊料，能够实现铝合金真空钎焊工艺的快速、简洁和高质量。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种铝合金真空钎焊用钎料的制备方法，该铝合金真空钎焊用钎料采用电沉积法制备，该铝合金真空钎焊用钎料的制备方法包括以下步骤：1)配制电镀液；2)制备电极；3)实施电沉积工艺；4)烘烤电沉积法获得的钎料，该钎料即为该铝合金真空钎焊用钎料。
作为上述方案的进一步改进，在步骤1)中，该电镀液的配制：取一定量去离子水→添加无水硫酸钠；磁力搅拌2小时→添加酒石酸和柠檬酸钠；磁力搅拌2小时并调整pH值为2-8→添加H3CSi(OCH3)3；磁力搅拌2小时→加入抗坏血酸；磁力搅拌2小时→添加Al(C2H5)3；磁力搅拌2小时并调整pH值为2-5，得到该电镀液；其中，该电镀液包括H3CSi(OCH3)3、Al(C2H5)3、柠檬酸钠、酒石酸、无水硫酸钠、抗坏血酸、去离子水。
优选地，每升中电镀液各成分的含量为：H3CSi(OCH3)3：1-10g/L；Al(C2H5)3：30-70g/L；柠檬酸钠：0.1-1mol/L；酒石酸：0.1-1mol/L；硫酸钠：5-15g/L；抗坏血酸：0.1-1mol/L。优选地，该电镀液配制完成后，电镀液的使用时间在5-24小时以内。
作为上述方案的进一步改进，在步骤2)中，对该电极预处理：除油→除氧化膜→水洗→干燥。
作为上述方案的进一步改进，在步骤3)中，电沉积的工艺参数为：直流电流，数值为0.1-1.2A；沉积时间为10-30min；沉积温度为20-40℃。
作为上述方案的进一步改进，在步骤4)中，烘烤工艺参数为：温度120-150℃，时间2-3小时。
本发明还提供一种电镀液，其应用于上述任意一铝合金真空钎焊用钎料的制备方法中，该电镀液包括H3CSi(OCH3)3、Al(C2H5)3、柠檬酸钠、酒石酸、无水硫酸钠、抗坏血酸、去离子水。
作为上述方案的进一步改进，每升中电镀液各成分的含量为：H3CSi(OCH3)3：1-10g/L；Al(C2H5)3：30-70g/L；柠檬酸钠：0.1-1mol/L；酒石酸：0.1-1mol/L；硫酸钠：5-15g/L；抗坏血酸：0.1-1mol/L。
作为上述方案的进一步改进，该电镀液的使用时间为在配制完成后的5-24小时以内。
采用本发明铝合金真空钎焊用钎料的制备方法制备出的钎料直接附着于待焊工件上，在实施真空钎焊过程中不再另行制备焊片，无需设计焊片形状，无需进行焊接切割，也无需进行焊片装配，极大的降低了真空钎焊的成本，缩短了焊接生产时间，简化焊接生产工艺流程。此外，通过检测钎料的粒径和厚度，证明采用本发明制备方法制备的钎料晶粒尺寸极小，属于纳米材料范围，其尺寸效应可以有效地降低真空钎焊的温度。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式提供的电镀液的配制流程图。
图2为本发明中电沉积钎料示意图。
图3为本发明中钎料微观、厚度图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对目前现有的钎料即焊料，本发明设计出一种另类的铝合金真空钎焊用钎料的制备方法，通过这个铝合金真空钎焊用钎料的制备方法制备出来的焊料，钎料可以直接附着于待焊工件上，在实施真空钎焊过程中不再另行制备焊片，无需设计焊片形状，无需进行焊接切割，也无需进行焊片装配，极大的降低了真空钎焊的成本，缩短了焊接生产时间，简化焊接生产工艺流程。
该铝合金真空钎焊用钎料的制备方法的亮点之一在于：该铝合金真空钎焊用钎料采用电沉积法制备。该铝合金真空钎焊用钎料的制备方法包括以下步骤：1)配制电镀液；2)制备电极；3)实施电沉积工艺；4)烘烤电沉积法获得的钎料，该钎料即为该铝合金真空钎焊用钎料。
该铝合金真空钎焊用钎料的制备方法的亮点之二在于：电镀液。该电镀液包括H3CSi(OCH3)3、Al(C2H5)3、柠檬酸钠、酒石酸、无水硫酸钠、抗坏血酸、去离子水。每升中电镀液各成分的含量为：H3CSi(OCH3)3：1-10g/L；Al(C2H5)3：30-70g/L；柠檬酸钠：0.1-1mol/L；酒石酸：0.1-1mol/L；硫酸钠：5-15g/L；抗坏血酸：0.1-1mol/L。该电镀液配制完成后，电镀液的使用时间在5-24小时以内：配制好的电镀液至少静置5小时才可以使用，并且电镀液的使用期限不得超过溶液配制时间的24小时。
请参阅图1，在步骤1)中，该电镀液的配制：取一定量去离子水→添加无水硫酸钠；磁力搅拌2小时→添加酒石酸和柠檬酸钠；磁力搅拌2小时并调整pH值为2-8→添加H3CSi(OCH3)3；磁力搅拌2小时→加入抗坏血酸；磁力搅拌2小时→添加Al(C2H5)3；磁力搅拌2小时并调整pH值为2-5，得到该电镀液。
该铝合金真空钎焊用钎料的制备方法的亮点之三在于：该电极的预处理。请结合图2，在步骤2)中，对该电极预处理：除油→除氧化膜→水洗→干燥。采用无水乙醇超声波清洗的方法，对电沉积工艺过程中使用的铂片和3A21铝合金工件进行清洗，具体流程为：除油→除氧化膜→水洗→干燥。
电沉积工艺过程中的参数为：采用恒电流法，直流电流的数值为0.1-1.2A；沉积时间为10-30min；沉积温度为20-40℃。
将采用电沉积法获得的3A21铝合金钎料在烘箱中烘干，工艺参数为：温度120-150℃，时间2-3小时。
通过检测钎料的粒径和厚度，采用扫描电镜测定钎料的晶粒尺寸和厚度，如图3所示，证明：采用本发明制备方法制备的钎料晶粒尺寸极小，属于纳米材料范围，其尺寸效应可以有效地降低真空钎焊的温度。
在本实施方式中，该铝合金真空钎焊用钎料的制备方法包括以下步骤。
1)配制电镀液
按照图1中所示的流程，配制电沉积电镀液，具体步骤为：量取去离子水400ml，添加无水硫酸钠2-6g，磁力搅拌2小时；添加酒石酸和柠檬酸钠分析纯各0.04-0.4mol，调整pH值为2-8，磁力搅拌2小时；添加H3CSi(OCH3)3分析纯0.4-4g，磁力搅拌2小时；添加抗坏血酸分析纯0.04-0.4mol，磁力搅拌2小时；添加Al(C2H5)3分析纯12-28g；添加去离子水，调整pH值为2-5。
配制好的电镀液至少静置5小时才可以使用，并且电镀液的使用期限不得超过溶液配制时间的24小时。
2)制备电极
采用无水乙醇超声波清洗的方法，对电沉积工艺过程中使用的铂片和3A21铝合金工件进行清洗，具体流程为：除油→除氧化膜→水洗→干燥。
3)实施电沉积工艺
根据图2中的电沉积系统，选用如下仪器：电化学分析仪1，采用上海辰华仪器公司CH1604B；工作电极2，为3A21铝合金工件；参比电极3，为甘汞电极；辅助电极4，为铂片。工作电极2、参比电极3、辅助电极4沉浸在电解液5中，电解液5承载在电解槽6中，电化学分析仪1位于电解槽6外，并与工作电极2、参比电极3、辅助电极电性连接。
电沉积工艺过程中的参数为：采用恒电流法，直流电流的数值为0.1-1.2A；沉积时间为10-30min；沉积温度为20-40℃。
4)烘烤电沉积法获得的钎料
将采用电沉积法获得的3A21铝合金钎料在烘箱中烘干，工艺参数为：温度120-150℃，时间2-3小时。
5)检测钎料的粒径和厚度
采用扫描电镜测定钎料的晶粒尺寸和厚度，如图3所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝合金真空钎焊用钎料的制备方法，其特征在于：该铝合金真空钎焊用钎料采用电沉积法制备，该铝合金真空钎焊用钎料的制备方法包括以下步骤：1)配制电镀液；2)制备电极；3)实施电沉积工艺；4)烘烤电沉积法获得的钎料，该钎料即为该铝合金真空钎焊用钎料。
2.如权利要求1所述的铝合金真空钎焊用钎料的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，该电镀液的配制：取一定量去离子水→添加无水硫酸钠；磁力搅拌2小时→添加酒石酸和柠檬酸钠；磁力搅拌2小时并调整pH值为2-8→添加H3CSi(OCH3)3；磁力搅拌2小时→加入抗坏血酸；磁力搅拌2小时→添加Al(C2H5)3；磁力搅拌2小时并调整pH值为2-5，得到该电镀液；其中，该电镀液包括H3CSi(OCH3)3、Al(C2H5)3、柠檬酸钠、酒石酸、无水硫酸钠、抗坏血酸、去离子水。
3.如权利要求2所述的铝合金真空钎焊用钎料的制备方法，其特征在于：每升中电镀液各成分的含量为：H3CSi(OCH3)3：1-10g/L；Al(C2H5)3：30-70g/L；柠檬酸钠：0.1-1mol/L；酒石酸：0.1-1mol/L；硫酸钠：5-15g/L；抗坏血酸：0.1-1mol/L。
4.如权利要求2所述的铝合金真空钎焊用钎料的制备方法，其特征在于：该电镀液配制完成后，电镀液的使用时间在5-24小时以内。
5.如权利要求1所述的铝合金真空钎焊用钎料的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，对该电极预处理：除油→除氧化膜→水洗→干燥。
6.如权利要求1所述的铝合金真空钎焊用钎料的制备方法，其特征在于：在步骤3)中，电沉积的工艺参数为：直流电流，数值为0.1-1.2A；沉积时间为10-30min；沉积温度为20-40℃。
7.如权利要求1所述的铝合金真空钎焊用钎料的制备方法，其特征在于：在步骤4)中，烘烤工艺参数为：温度120-150℃，时间2-3小时。
8.一种电镀液，其应用于如权利要求1至7中任意一项所述的铝合金真空钎焊用钎料的制备方法中，其特征在于：该电镀液包括H3CSi(OCH3)3、Al(C2H5)3、柠檬酸钠、酒石酸、无水硫酸钠、抗坏血酸、去离子水。
9.如权利要求8所述的电镀液，其特征在于：每升中电镀液各成分的含量为：H3CSi(OCH3)3：1-10g/L；Al(C2H5)3：30-70g/L；柠檬酸钠：0.1-1mol/L；酒石酸：0.1-1mol/L；硫酸钠：5-15g/L；抗坏血酸：0.1-1mol/L。
10.如权利要求8所述的电镀液，其特征在于：该电镀液的使用时间为在配制完成后的5-24小时以内。
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