CN104625478A - 热熔焊药及金属线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热熔焊药及金属线。该热熔焊药按重量份计包括80～130份的氧化铜、6～15份的氧化铁、8～16份的碳酸钙、10～32份的铝粉及15～50份的二氧化硅。该热熔焊药通过上述各原料之间的相互匹配，以不同的氧化剂与铝粉之间形成不同的氧化还原反应体系。不同的反应体系所需的温度条件不同，先发生反应的体系经反应放热后，能够为下一体系提供热量，以使之达到反应的温度条件。这就能够加快焊药的放热反应的速率，从而提高焊药的焊接速度。同时，由于碳酸钙能够发生自身分解和氧化还原两步放热反应，将其加入能够使得反应的放热更多，从而能够提高模腔中的温度，增加金属液的流动性。进而能够减少待焊处的间隙。

Description

热熔焊药及金属线
技术领域
本发明涉及焊接领域，具体而言，涉及一种热熔焊药及金属线。
背景技术
热熔焊接的原理是通过铝热反应所产生的高温使金属之间完全熔融,以达到高质量的熔接效果。热熔焊接无需其他任何外加热能或电能，所以是用在金属导线连接的最简便最合适的方法。热熔焊接主要可焊接纯铜、黄铜、青铜、紫铜、铜包钢、纯铁、纯钢、不锈钢、镀锌钢铁、铸铁、合金等金属材料。
现有的用于热熔焊接的热熔焊药，其成分多为氧化铜、铝粉、氟化钙及氧化镁。采用这种焊药进行焊接时，焊接时间较长，使得焊接效率较低。同时，这种焊药的所焊接头容易产生间隙，难以保证焊缝的导电性与强度。此外，这种焊药中使用氟化钙，增加了焊药的生产成本，且对环境有所污染。
发明内容
本发明旨在提供一种热熔焊药及金属线，以解决现有技术中焊接时间长的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种热熔焊药，其按重量份计包括80～130份的氧化铜、6～15份的氧化铁、8～16份的碳酸钙、10～32份的铝粉及15～50份的二氧化硅。
进一步地，上述焊药按重量份计包括90～105份的氧化铜、8～12份的氧化铁、8～11份的碳酸钙、20～32份的铝粉及25～35份的二氧化硅。
进一步地，上述焊药还包括3～5份的稳定剂。
进一步地，上述稳定剂为氧化钠。
进一步地，上述焊药还包括9～12份的气体释放剂。
进一步地，上述气体释放剂为硅酸钠。
进一步地，上述焊药还包括5～8份的催化剂。
进一步地，上述催化剂为氧化锰。
进一步地，上述氧化铜的氧化率为70～85%，优选为80～85%；氧化铜的粒度为60～100目，优选为70～80目。
根据本发明的另一方面，提供了一种金属线，包括第一结构部和第二结构部，第一结构部和第二结构部通过热熔焊药焊接结合，其中，热熔焊药为上述热熔焊药。
应用本发明的热熔焊药，通过上述各原料之间的相互匹配，以不同的氧化剂与铝粉之间形成不同的氧化还原反应体系。不同的反应体系所需的温度条件不同，先发生反应的体系经反应放热后，能够为下一体系提供热量，以使之达到反应的温度条件。这就能够加快焊药的放热反应的速率，从而提高焊药的焊接速度。同时，由于碳酸钙能够发生自身分解和氧化还原两步放热反应，将其加入能够使得反应的放热更多，从而能够提高模腔中的温度，增加金属液的流动性。进而能够减少待焊处的间隙。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
为了解决现有技术中热熔焊药焊接时间长的问题，本发明发明人提供了一种热熔焊药，，其按重量份计包括：80～130份的氧化铜、6～15份的氧化铁、8～16份的碳酸钙、10～32份的铝粉及15～50份的二氧化硅。
本发明所提供的这种热熔焊药，通过上述各原料之间的相互匹配，以不同的氧化剂与铝粉之间形成不同的氧化还原反应体系。不同的反应体系所需的温度条件不同，先发生反应的体系经反应放热后，能够为下一体系提供热量，以使之达到反应的温度条件。这就能够加快焊药的放热反应的速率，从而提高焊药的焊接速度。同时，由于碳酸钙能够发生自身分解和氧化还原两步放热反应，将其加入能够使得反应的放热更多。从而能够提高模腔中的温度，增加金属液的流动性。进而能够减少待焊处的间隙。此外，本发明上述的热熔焊药中，以碳酸钙代替价格昂贵的氟化钙，能够在一定程度上降低焊药的生产成本。
本发明所提供的热熔焊药，只要将各原料按照上述比例配置，就能够在一定程度上提高焊药的焊接速率。在一种优选的实施方式中，该热熔焊药按重量份计包括：90～105份的氧化铜、8～12份的氧化铁、8～11份的碳酸钙、20～32份的铝粉及25～35份的二氧化硅。按照上述配方形成的焊药，其焊接时的放热反应的速率更快，且反应放出的热量更高。从而能够使焊接速度更快，焊接处间隙更少。
本发明所提供的上述热熔焊药，只要将原料之间的用量按上述比例合理匹配，便能够在一定程度上提高焊药的焊接速度。在一种优选的实施方式中，上述热熔焊药还包括3～5份的稳定剂，该稳定剂优选为氧化钠。在上述热熔焊药中添加氧化钠作为稳定剂，能够使反应体系更加稳定。反应体系更加稳定，有利于使熔融的金属液均衡地包裹在待焊接头的两端。从而能够降低焊接处的缺陷密度，保证焊接质量。
本发明所提供的热熔焊药，只要将氧化钠按照上述比例加入至原料中，更能够在一定程度上保证待焊处的焊接质量。在一种优选的实施方式中，上述焊药中还包括9～12份的气体释放剂，该气体释放剂优选为硅酸钠。在焊药中加入硅酸钠，能够加快反应中气体产物的释放速度。气体快速释放，有利于降低金属液中发的气体含量。从而能够降低焊接处的气泡或间隙，保证待焊处的焊接质量。进一步保证焊接处的耐腐蚀性、电导率和强度。
本发明所提供的上述热熔焊药，只要按上述原料比例配置，便能够保证焊接速度和焊接质量。优选地，上述焊药中还包括5～8份的催化剂，该催化剂优选为氧化锰。将氧化锰加入焊药，能够进一步催化上述放热反应。这样能够更进一步地加快反应速率，缩短焊接时间。
本发明所提供的上述热熔焊药，采用市售的任何一种氧化铜皆可。在一种优选的实施方式中，氧化铜的氧化率为70～85%，更优选为80～85%。采用该氧化率范围的氧化铜，能够使放热反应的反应更加完全，放热量更多。使金属液的温度更高，能够达到3000～5000℃。从而使金属液的流动性更好。从而使待焊处的焊接质量更加优异，电导率和强度更加优异。
本发明所提供的上述热熔焊药，对氧化铜的粒度并没有特殊要求，只要能够满足焊药的使用即可。在一种优选的实施方式中，氧化铜的粒度为60～100目，优选为70～80目。采用上述粒度的氧化铜，能够使氧化铜与还原铝粉之间的接触更加广泛。从而能够使反应速率更快，进而使反应时间更短。进一步提高了焊药的焊接速度。
另外，本发明还提供了一种金属结构件，包括第一结构部和第二结构部，第一结构部和第二结构部通过热熔焊药焊接结合，其中，热熔焊药为本发明上述的热熔焊药。以上述热熔焊药焊接而形成的上述金属结构件，其焊接处无间隙，不易腐蚀，且电导率和强度得以保证，焊接质量良好。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
实施例1～9
按照表一中各实施例中的原料，搅拌配置形成热熔焊药。将待焊接的两股直径为8mm的铜线的接头放入熔模，对好接头的位置并固定。将上述热熔焊药放入熔模的熔腔内。引燃热熔焊药使之进行放热反应。一定时间后，打开熔模，完成焊接。
表1
对比例
按照表二中各对比例中的原料，搅拌配置形成热熔焊药。将待焊接的两股直径为8mm的铜线的接头放入熔模，对好接头的位置并固定。将上述热熔焊药放入熔模的熔腔内。引燃热熔焊药使之进行放热反应。一定时间后，打开熔模，完成焊接。
表2
测试：
焊接时间：记录上述实施例与对比例中所制备的热容焊药从点火至开模的时间，结果如表三所示：
接头电阻率变化：采用欧姆计对实施例与对比例中的铜线，及采用所制备的热容焊药焊接后的接头处的电阻进行测量，表征焊接后电阻的变化率，结果如表三所示：
接头强度变化：采用拉力机对实施例与对比例中的铜线，及采用所制备的热容焊药焊接后的接头处的强度进行测量，表征焊接处强度的变化，结果如表三所示：
表三：
焊接时间（s） 接头电阻率变化 接头强度变化
实施例1 22 增加11% 减小2.2%
实施例2 21 增加9% 减小2.6%
实施例3 19 增加11% 减小2.2%
实施例4 20 增加10% 减小2.3%
实施例5 20 增加7% 减小1.1%
实施例6 19 增加7% 减小1.0%
实施例7 17 增加5% 减小0.6%
实施例8 15 增加2% 减小0.1%
实施例9 16 增加3% 减小0.2%
对比例1 24 增加15% 减小4%
对比例2 26 增加16% 减小5%
从以上的数据中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
采用本发明所提供的热熔焊药，其有效缩短了焊缝的焊接时间。同时，采用本发明所提供的热熔焊药所焊接的接头电阻率，其增加幅度远小于现有技术中焊药所形成的接头的电阻率变化。此外，采用本发明所提供的热熔焊药所焊接的接头，其强度的减小幅度很小。
更为特别地，本发明所提供的热熔焊药中含有特定比例的氧化锰、氧化钠及硅酸钠时，其焊接时间更短，焊接效果也更优异。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热熔焊药，其特征在于，所述焊药按重量份计包括：80～130份的氧化铜、6～15份的氧化铁、8～16份的碳酸钙、10～32份的铝粉及15～50份的二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的焊药，其特征在于，所述焊药按重量份计包括：90～105份的所述氧化铜、8～12份的所述氧化铁、8～11份的所述碳酸钙、20～32份的所述铝粉及25～35份的所述二氧化硅。
3.根据权利要求1或2所述的焊药，其特征在于，还包括3～5份的稳定剂。
4.根据权利要求3所述的焊药，其特征在于，所述稳定剂为氧化钠。
5.根据权利要求1或2所述的焊药，其特征在于，还包括9～12份的气体释放剂。
6.根据权利要求5所述的焊药，其特征在于，所述气体释放剂为硅酸钠。
7.根据权利要求1或2所述的焊药，其特征在于，还包括5～8份的催化剂。
8.根据权利要求7所述的焊药，其特征在于，所述催化剂为氧化锰。
9.根据权利要求1或2所述的焊药，其特征在于，所述氧化铜的氧化率为70～85%，优选为80～85%；所述氧化铜的粒度为60～100目，优选为70～80目。
10.一种金属线，包括第一结构部和第二结构部，所述第一结构部和所述第二结构部通过热熔焊药焊接结合，其特征在于，所述热熔焊药为权利要求1至9中任一项所述的热熔焊药。
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