CN106736017A - 低银铜基中温焊膏 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种低银铜基中温焊膏，按照重量百分数计算，由无铅焊料合金粉末85％～90％与助焊膏10～15％混合制成按照重量百分数计算，所述无铅焊料合金粉末包括重量百分数含量的原料制成：Ag 1.2～2.0％、P 6.5～7.2％、Ni 1～3％、Sn 1.5～4％、NaF 1.4～3.6％与混合稀土元素0.5～2.4％，余量为铜；其中混合稀土中各组分重量百分比含量为Nd 30～40％、Pr 20～30％与La 30～40％，所述助焊膏的组分为：粘结成膜剂35～45wt％、二溴乙基苯0.5～2wt％、蓖麻油酰二乙醇胺1～2％、柠檬酸3～6％，余量为有机溶剂。该低银铜基中温焊膏含银量低，钎料熔化温度较低，润湿性、以及耐腐蚀性好，钎焊接头表面光洁，机械强度高，钎焊工艺性能优良。

Description

低银铜基中温焊膏
技术领域
本发明属于钎焊材料技术领域，具体涉及一种低银铜基中温焊膏。
背景技术
现代电子工业快速发展，焊锡膏对于电子产品的焊接是其重要的生产环节，传统的焊锡膏因为含有大量铅而产生大量烟尘而被逐渐取代，采用低银化焊料合金是无铅化电子组装提高性价比的发展趋势，在现有市场上已有基于SAC305制备的焊锡膏，但其缺点是成本偏高，以此急需通过降低焊料合金中的Ag含量，进而提高组装工艺的性价比。
近年来，以空调、冰箱等为代表的家用电器需求量逐渐上升，阀门管件和压缩机管路的钎焊材料需求量也越来越大。BAg25CuZnSn银钎料广泛应用于空调、制冷等行业中铜与铜合金、铜与邦迪管的焊接，各项性能指标达到较高水平。但该银钎料需用贵金属白银25％左右，随着原材料价格的越来越高，迫使用于制冷、机械、机电、电器、仪器仪表、阀门管件等行业钎焊的生产厂家不得不寻求性能不变，价格更低的钎焊材料。
而常规的铜基钎料如BCu89PAg、BCu91PAg等，虽然价格较低，但熔化温度较高，在铜与铜合金、铜与邦迪管的焊接中钎焊性能不及银钎料，因此无法取代BAg25CuZnSn银钎料。
发明内容
本发明提出一种低银铜基中温焊膏，该低银铜基中温焊膏含银量低，钎料熔化温度较低，润湿性、以及耐腐蚀性好，钎焊接头表面光洁，机械强度高，钎焊工艺性能优良。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种低银铜基中温焊膏，由无铅焊料合金粉末85％～90％与助焊膏10～15％混合制成按照重量百分数计算，所述无铅焊料合金粉末包括重量百分数含量的原料制成：Ag1.2～2.0％、P 6.5～7.2％、Ni 1～3％、Sn 1.5～4％、NaF 1.4～3.6％与混合稀土元素0.5～2.4％，余量为铜；其中混合稀土中各组分重量百分比含量为Nd 30～40％、Pr 20～30％与La 30～40％，所述助焊膏的组分为：粘结成膜剂35～45wt％、二溴乙基苯0.5～2wt％、蓖麻油酰二乙醇胺1～2％、柠檬酸3～6％，余量为有机溶剂。
进一步，所述无铅焊料合金粉末按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 1.4～1.9％、P 6.8～7.2％、Ni 1.2～2.8％、Sn 1.5～2.5％、NaF 1.8～3.6％与混合稀土元素0.8～2.4％，余量为铜。
进一步，所述无铅焊料合金粉末按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 1.6％、P 7.0％、Ni 2％、Sn 2％、NaF 2.4％与混合稀土元素1.6％，余量为铜。
进一步，所述无铅焊料合金粉末按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 1.2％、P 7.2％、Ni 3％、Sn 3.5％、NaF 3.4％与混合稀土元素2.4％，余量为铜。
进一步，所述无铅焊料合金粉末按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 2.0％、P 6.5％、Ni 1％、Sn 1.5％、NaF 1.4％与混合稀土元素0.8％，余量为铜。
进一步，所述有机溶剂由四氢糖醇、二缩三乙二醇、氢化松香丙醚按照体积比为40～50:10～20:30～50组成。
进一步，所述粘结成膜剂为氢化松香、聚合松香或者水白松香。
一种低温无铅锡膏的制备方法，包括以下步骤：
1)无铅焊料合金粉末制备；
2)助焊膏制备：先按配料量的有机溶剂和粘结成膜剂置于带分散装置的容器中，加热并不断搅拌至物料完全溶解，然后一次性加入其余物料，继续加热搅拌至所有物料完全溶解成清亮稀粘稠液体即停止加热和搅拌，封好容器口，静置冷却至室温，得到助焊膏；
3)先将助焊膏置于合成器中，然后加入无铅焊料合金粉末焊料粉，将合成器密封，然后启动真空系统抽真空后充入氮气至正压，随后启动搅拌系统搅拌，停止搅拌，出料，即得。
一种无铅焊料合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述配比配置原料，喷粉、混合，送入冶炼炉进行冶炼；
2)冷却、静压成型；3)挤压；4)拉丝；5)切断。
作为优选，本发明可根据生产需要把化学元素P和Ni预先熔炼制成Cu-P和Cu-Ni中间合金，然后加入Ag、Cu、Sn、NaF和混合稀土元素合金进行熔炼，再通过浇注、挤压、拉拔、成型、清洗得到钎焊材料。
本发明的有益效果：
1、化学元素Sn的添加可以降低钎料的熔化温度，同时可使钎料熔化温度区间缩小和提高钎料的润湿性，并且提高了铜基钎料的塑性；化学元素Ni的添加增加了钎料的强度、韧性以及钎焊接头的抗腐蚀能力，提高了钎料的钎焊工艺性能。
2、本发明添加混合稀土金属，通过添加混合稀土金属减少了钎料中贵金属银的用量，在降低成本的同时，提高了寒冷的抗氧化能力和润湿性，以及焊点的机械力学性能和电性能。由于稀土元素很活泼其单质不易保存，而其合金或化合物很稳定，所以本发明添加形式为混合稀土金属，用混合稀土金属和Sn、Ag、Cu熔炼得到的无铅钎料，其化学性质稳定，抗氧化性好。稀土元素在金属材料中是有名的变质剂。本发明混合稀土金属与普通稀土在元素Pr、Nd含量方面存在较大区别：普通稀土的Pr重量百分比含量约为0.44％，Nd重量百分比含量约为0.5％。本发明混合稀土元素为重量百分比含量为Nd 30～40％、Pr 20～30％与La30～40％。
3、本发明在低银铜基中温焊膏的基础上面加入NaF与P不仅可以降低熔点，提高了焊料的耐腐蚀性能，腐蚀电流密度为1.813～2.246μAcm-2。低银铜基中温焊膏熔化温度为630℃～700℃，明显低于银钎料和常用的铜磷银钎料，钎焊时可降低钎焊温度，防止母材的过热或过烧；并且塑性较好，可加工成各种规格、型号的焊环、焊条、焊丝和薄带。
4、本发明使用的助焊膏通过对各种组分的筛选，有效解决了无铅锡膏发黑的问题。此外，对有机溶剂进行筛选发现使用由四氢糖醇、二缩三乙二醇、氢化松香丙醚组成的有机溶剂，使得无铅锡膏润湿性较好、焊点外形较饱满，铺展率都大于92％，较传统的醇醚复配溶剂铺展率提高很多。
具体实施方式
实施例1
一种低温无铅锡膏，按照重量百分数计算，由无铅焊料合金粉末85％与助焊膏15％混合制成。
一种无铅焊料合金粉末，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 1.6％、P 7.0％、Ni 2％、Sn 2％、NaF 2.4％与混合稀土元素1.6％，余量为铜。其中混合稀土中各组分重量百分比含量为Nd 40％、Pr 20％与La 40％。
助焊膏的组分为：氢化松香35wt％、二溴乙基苯2wt％、蓖麻油酰二乙醇胺2％、柠檬酸6％，余量为有机溶剂。有机溶剂由四氢糖醇、二缩三乙二醇、氢化松香丙醚按照体积比为40：20：40组成。
实施例2
一种低温无铅锡膏，按照重量百分数计算，由无铅焊料合金粉末88％与助焊膏12％混合制成。
一种无铅焊料合金粉末，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 1.2％、P 7.2％、Ni 3％、Sn 3.5％、NaF 3.4％与混合稀土元素2.4％，余量为铜。其中混合稀土中各组分重量百分比含量为Nd 32％、Pr 28％与La 40％。
助焊膏的组分为：聚合松香40wt％、二溴乙基苯1.2wt％、蓖麻油酰二乙醇胺1.6％、柠檬酸4％，余量为有机溶剂。有机溶剂由四氢糖醇、二缩三乙二醇、氢化松香丙醚按照体积比为45:15:40组成。
实施例3
一种低温无铅锡膏，按照重量百分数计算，由无铅焊料合金粉末86％与助焊膏14％混合制成。
一种无铅焊料合金粉末，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 2.0％、P 6.5％、Ni 1％、Sn 1.5％、NaF 1.4％与混合稀土元素0.8％，余量为铜。其中混合稀土中各组分重量百分比含量为Nd 40％、Pr 27％与La 33％。
助焊膏的组分为：水白松香42wt％、二溴乙基苯0.8wt％、蓖麻油酰二乙醇胺1.2％、柠檬酸3.6％，余量为有机溶剂。有机溶剂由四氢糖醇、二缩三乙二醇、氢化松香丙醚按照体积比为50:20:30组成。
实施例4
一种低温无铅锡膏，按照重量百分数计算，由无铅焊料合金粉末90％与助焊膏10％混合制成。
一种无铅焊料合金粉末，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 1.8％、P 6.6％、Ni 1.2％、Sn 4％、NaF 3.6％与混合稀土元素2.1％，余量为铜；其中混合稀土中各组分重量百分比含量为Nd 35％、Pr 25％与La 40％。
助焊膏的组分为：氢化松香45wt％、二溴乙基苯0.5wt％、蓖麻油酰二乙醇胺1％、柠檬酸3％，余量为有机溶剂。有机溶剂由四氢糖醇、二缩三乙二醇、氢化松香丙醚按照体积比为48:12:40组成。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低银铜基中温焊膏，其特征在于，按照重量百分数计算，由无铅焊料合金粉末85％～90％与助焊膏10～15％混合制成按照重量百分数计算，所述无铅焊料合金粉末包括重量百分数含量的原料制成：Ag 1.2～2.0％、P 6.5～7.2％、Ni 1～3％、Sn 1.5～4％、NaF1.4～3.6％与混合稀土元素0.5～2.4％，余量为铜；其中混合稀土中各组分重量百分比含量为Nd 30～40％、Pr 20～30％与La 30～40％，所述助焊膏的组分为：粘结成膜剂35～45wt％、二溴乙基苯0.5～2wt％、蓖麻油酰二乙醇胺1～2％、柠檬酸3～6％，余量为有机溶剂。
2.根据权利要求1所述的低银铜基中温焊膏，其特征在于，所述无铅焊料合金粉末按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 1.4～1.9％、P 6.8～7.2％、Ni 1.2～2.8％、Sn 1.5～2.5％、NaF 1.8～3.6％与混合稀土元素0.8～2.4％，余量为铜。
3.根据权利要求1或2所述的低银铜基中温焊膏，其特征在于，所述无铅焊料合金粉末按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 1.6％、P 7.0％、Ni 2％、Sn 2％、NaF 2.4％与混合稀土元素1.6％，余量为铜。
4.根据权利要求1所述的低银铜基中温焊膏，其特征在于，所述无铅焊料合金粉末按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 1.2％、P 7.2％、Ni 3％、Sn 3.5％、NaF 3.4％与混合稀土元素2.4％，余量为铜。
5.根据权利要求1所述的低银铜基中温焊膏，其特征在于，所述无铅焊料合金粉末按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 2.0％、P 6.5％、Ni 1％、Sn 1.5％、NaF 1.4％与混合稀土元素0.8％，余量为铜。
6.根据权利要求1所述的低银铜基中温焊膏，其特征在于，所述有机溶剂由四氢糖醇、二缩三乙二醇、氢化松香丙醚按照体积比为40～50:10～20:30～50组成。
7.根据权利要求1所述的低银铜基中温焊膏，其特征在于，所述粘结成膜剂为氢化松香、聚合松香或者水白松香。
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