CN107160053A - 一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝，由重量百分比为94~99%的金属部分和1~6%的助焊剂制成，金属部分是中空的丝状内有固态助焊剂；其中所述金属部分，按重量百分比计，由98~99.7%的锡和0.3~2%的铜加工制成，各组分总量和为100%；所述助焊剂，按照重量百分比计，由70~78%的活化剂、11~19%的金属活性盐、0.5~1.5%的盐酸（质量分数为30%）、5~8%的氢氟酸（质量分数为30%）、0.5%的硝酸（质量分数为30%）和1%的缓蚀剂混合制成，各组分总量和为100%。与现有技术相比，本发明提供的焊锡丝：1）可焊性好，特别是针对镁含量较高铝母材焊接效果好；2）焊接时飞溅小，有利于减轻后续腐蚀，减少清洗难度，节约宝贵的锡焊料；3）焊锡丝仓储不易泄露渗漏助焊剂，有效降低废品率。
Description
技术领域
本发明属于冶金化工领域，具体涉及软钎焊，尤其涉及一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝及其制备方法。
背景技术
钎焊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，用在电子电器等某些产品的连接工艺中有较大局限性；软钎焊的钎焊温度低，钎焊过程对产品的热影响小、操作灵活、方便。在低于400℃以下实现铝的软钎焊焊接较为困难。最初人们开发了无机型铝软钎助焊剂可以实现在300℃以下温度焊接。但无机型助焊剂腐蚀性较大，虽然解决了能不能的问题，但是无法解决好不好的问题。后来，人们又开发了有机型铝软钎焊助焊剂，焊接温度在250℃左右，在进一步降低焊接温度的情况下，腐蚀性也大幅下降。有机型铝软钎焊助焊剂各项性能比较适合灌制药芯焊锡丝成为方便的铝软钎焊焊锡丝。这个产品已经大量应用形成一个成熟的产业。
铝及其合金表面有一层及其致密的氧化膜。这层氧化膜的性质非常稳定，能够充分抵挡大气的侵蚀，且又能在旧的氧化膜破坏时快速的生成新的氧化膜。铝合金在软钎焊过程中，随着温度的升高，其表面的 Mg、Si、Mn迅速富集，氧化成致密的氧化膜及复合氧化膜。目前铝焊锡丝只能在铝的纯度较高的情况下使用，如果铝母材中Mg、Si的含量较高的情况下，目前产品焊接效果不理想。不理想的主要原因是含镁较高铝母材的表面氧化膜中镁的含量远远高于其在整个铝母材的含量。而镁氧化膜比铝氧化膜更加致密，因此也更加难焊。
发明内容
为了克服现有技术的不足，扩大铝焊锡丝的使用范围，本发明提供了一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝，其特征在于，由重量百分比为94~99%的金属部分和1~6%的助焊剂混合制成，金属部分是中空的丝状内有固态助焊剂；其中所述金属部分，按重量百分比计，由98~99.7%的锡和0.3~2%的铜加工制成，各组分总量和为100%；所述助焊剂，按照重量百分比计，由70~78%的活化剂、11~19%的金属活性盐、0.5~1.5%的盐酸（质量分数为30%）、5~8%的氢氟酸（质量分数为30%）、0.5%的硝酸（质量分数为30%）和1%的缓蚀剂混合制成，各组分总量和为100%。
优选的，所述活化剂，按照重量百分比计，由60%的乙醇胺、20%的乙烯脲和20%的四乙烯五胺组成。
优选的，所述金属活性盐，按照重量百分比计，由30~50%的氟化亚锡和50~70%的氟化铋组成，各组分总量和为100%。
优选的，所述缓蚀剂为苯并三氮唑。
优选的，所述助焊剂，按照重量百分比计，由75~78%的活化剂、11~15%的金属活性盐、0.5~1.5%的盐酸（质量分数为30%）、5~8%的氢氟酸（质量分数为30%）、0.5%的硝酸（质量分数为30%）和1%的缓蚀剂混合制成，各组分总量和为100%。
优选的，所述助焊剂的制备方法，包括以下步骤：1）按照所述重量百分比分别称取乙醇胺、乙烯脲和四乙烯五胺，将所称取的各组分在常温下充分搅拌制得所述活性剂；2）按照所述重量百分比分别称取氟化亚锡和氟化铋，将所称取的各组分在常温下充分搅拌混合制得所述金属活性盐；3）按照重量百分比将上述制得的金属活性盐加入到上述制得的活化剂中，加热至110~120℃，搅拌保温1.5h；当所述金属活性盐完全溶解后先滴加所述重量百分比的氢氟酸（质量分数为30%），然后滴加所述重量百分比的盐酸（质量分数为30%），最后滴加所述重量百分比的硝酸（质量分数为30%），注意控制反应激烈程度，滴加完毕后搅拌保温15min，然后再加入所述重量百分比的苯并三氮唑搅拌保温5min，最终得到所述助焊剂。
本发明提供的一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝按照常规方法制备即可。
与现有技术相比，本发明提供的用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝具备以下优点：
（1）可焊性好，特别是针对镁含量较高铝母材焊接效果好；
（2）焊接时飞溅小，有利于减轻后续腐蚀，减少清洗难度，节约宝贵的锡焊料；
（3）焊锡丝仓储不易泄露渗漏助焊剂，有效降低废品率。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步描述：
实施例1
一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的助焊剂，按重量百分比计，所述助焊剂中各组分及其含量如下：
活性剂 78%
金属活性盐 12%
盐酸（质量分数为30%） 0.5%
氢氟酸（质量分数为30%） 8%
硝酸（质量分数为30%） 0.5%
缓蚀剂 1%
所述活性剂，按照重量百分比计，由60%的乙醇胺、20%的乙烯脲和20%的四乙烯五胺组成；
所述金属活性盐，按照重量百分比计，由50%的氟化亚锡和50%的氟化铋组成，各组分总量和为100%；
所述缓蚀剂为苯并三氮唑。
所述用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的制备方法包括以下步骤，以下步骤中各组分的含量均为重量百分比：
1)分别称取60%的乙醇胺、20%的乙烯脲和20%的四乙烯五胺，将所称取的各组分在常温下充分搅拌制得所述活性剂；
2)分别称取50%的氟化亚锡和50%的氟化铋，将所称取的各组分在常温下充分搅拌混合制得所述金属活性盐；
3)将上述制得的12%的金属活性盐加入到上述制得的78%的活化剂中，加热至110~120℃，搅拌保温1.5h；当所述金属活性盐完全溶解后先滴加8%的氢氟酸（质量分数为30%），然后滴加0.5%的盐酸（质量分数为30%），最后滴加0.5%的硝酸（质量分数为30%），注意控制反应激烈程度，滴加完毕后搅拌保温15min，然后再加入1%的苯并三氮唑搅拌保温5min，最终得到所述助焊剂；
4)将上述制得的4%的助焊剂与96%的金属部分按照常规方法制得所需直径的铝焊锡丝；其中金属部分由98%的锡和2%的铜加工制成。
实施例2
一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的助焊剂，按重量百分比计，所述助焊剂中各组分及其含量如下：
活性剂 75%
金属活性盐 15%
盐酸（质量分数为30%） 1%
氢氟酸（质量分数为30%） 7.5%
硝酸（质量分数为30%） 0.5%
缓蚀剂 1%
所述活性剂，按照重量百分比计，由60%的乙醇胺、20%的乙烯脲和20%的四乙烯五胺组成；
所述金属活性盐，按照重量百分比计，由30%的氟化亚锡和70%的氟化铋组成，各组分总量和为100%；
所述缓蚀剂为苯并三氮唑。
所述用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的制备方法包括以下步骤，以下步骤中各组分的含量均为重量百分比：
1)分别称取60%的乙醇胺、20%的乙烯脲和20%的四乙烯五胺，将所称取的各组分在常温下充分搅拌制得所述活性剂；
2)分别称取30%的氟化亚锡和70%的氟化铋，将所称取的各组分在常温下充分搅拌混合制得所述金属活性盐；
3)将上述制得的15%的金属活性盐加入到上述制得的75%的活化剂中，加热至110~120℃，搅拌保温1.5h；当所述金属活性盐完全溶解后先滴加7.5%的氢氟酸（质量分数为30%），然后滴加1%的盐酸（质量分数为30%），最后滴加0.5%的硝酸（质量分数为30%），注意控制反应激烈程度，滴加完毕后搅拌保温15min，然后再加入1%的苯并三氮唑搅拌保温5min，最终得到所述助焊剂；
4)将上述制得的3%的助焊剂与97%的金属部分按照常规方法制得所需直径的铝焊锡丝；其中金属部分由99%的锡和1%的铜加工制成。
实施例3
一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的助焊剂，按重量百分比计，所述助焊剂中各组分及其含量如下：
活性剂 70%
金属活性盐 19%
盐酸（质量分数为30%） 1.5%
氢氟酸（质量分数为30%） 8%
硝酸（质量分数为30%） 0.5%
缓蚀剂 1%
所述活性剂，按照重量百分比计，由60%的乙醇胺、20%的乙烯脲和20%的四乙烯五胺组成；
所述金属活性盐，按照重量百分比计，由40%的氟化亚锡和60%的氟化铋组成，各组分总量和为100%；
所述缓蚀剂为苯并三氮唑。
所述用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的制备方法包括以下步骤，以下步骤中各组分的含量均为重量百分比：
1)分别称取60%的乙醇胺、20%的乙烯脲和20%的四乙烯五胺，将所称取的各组分在常温下充分搅拌制得所述活性剂；
2)分别称取40%的氟化亚锡和60%的氟化铋，将所称取的各组分在常温下充分搅拌混合制得所述金属活性盐；
3)将上述制得的19%的金属活性盐加入到上述制得的70%的活化剂中，加热至110~120℃，搅拌保温1.5h；当所述金属活性盐完全溶解后先滴加8%的氢氟酸（质量分数为30%），然后滴加1.5%的盐酸（质量分数为30%），最后滴加0.5%的硝酸（质量分数为30%），注意控制反应激烈程度，滴加完毕后搅拌保温15min，然后再加入1%的苯并三氮唑搅拌保温5min，最终得到所述助焊剂；
4)将上述制得的1%的助焊剂与99%的金属部分按照常规方法制得所需直径的铝焊锡丝；其中金属部分由99.7%的锡和0.3%的铜加工制成。
实施例4
一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的助焊剂，按重量百分比计，所述助焊剂中各组分及其含量如下：
活性剂 78%
金属活性盐 11%
盐酸（质量分数为30%） 1.5%
氢氟酸（质量分数为30%） 8%
硝酸（质量分数为30%） 0.5%
缓蚀剂 1%
所述活性剂，按照重量百分比计，由60%的乙醇胺、20%的乙烯脲和20%的四乙烯五胺组成；
所述金属活性盐，按照重量百分比计，由50%的氟化亚锡和50%的氟化铋组成，各组分总量和为100%；
所述缓蚀剂为苯并三氮唑。
所述用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的制备方法包括以下步骤，以下步骤中各组分的含量均为重量百分比：
1）分别称取60%的乙醇胺、20%的乙烯脲和20%的四乙烯五胺，将所称取的各组分在常温下充分搅拌制得所述活性剂；
2）分别称取50%的氟化亚锡和50%的氟化铋，将所称取的各组分在常温下充分搅拌混合制得所述金属活性盐；
3）将上述制得的11%的金属活性盐加入到上述制得的78%的活化剂中，加热至110~120℃，搅拌保温1.5h；当所述金属活性盐完全溶解后先滴加8%的氢氟酸（质量分数为30%），然后滴加1.5%的盐酸（质量分数为30%），最后滴加0.5%的硝酸（质量分数为30%），注意控制反应激烈程度，滴加完毕后搅拌保温15min，然后再加入1%的苯并三氮唑搅拌保温5min，最终得到所述助焊剂；
4）将上述制得的5%的助焊剂与95%的金属部分按照常规方法制得所需直径的铝焊锡丝；其中金属部分由98.5%的锡和1.5%的铜加工制成。
实施例5
一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的助焊剂，按重量百分比计，所述助焊剂中各组分及其含量如下：
活性剂 77%
金属活性盐 16%
盐酸（质量分数为30%） 0.5%
氢氟酸（质量分数为30%） 5%
硝酸（质量分数为30%） 0.5%
缓蚀剂 1%
所述活性剂，按照重量百分比计，由60%的乙醇胺、20%的乙烯脲和20%的四乙烯五胺组成；
所述金属活性盐，按照重量百分比计，由35%的氟化亚锡和65%的氟化铋组成，各组分总量和为100%；
所述缓蚀剂为苯并三氮唑。
所述用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的制备方法包括以下步骤，以下步骤中各组分的含量均为重量百分比：
1）分别称取60%的乙醇胺、20%的乙烯脲和20%的四乙烯五胺，将所称取的各组分在常温下充分搅拌制得所述活性剂；
2）分别称取35%的氟化亚锡和65%的氟化铋，将所称取的各组分在常温下充分搅拌混合制得所述金属活性盐；
3）将上述制得的16%的金属活性盐加入到上述制得的77%的活化剂中，加热至110~120℃，搅拌保温1.5h；当所述金属活性盐完全溶解后先滴加5%的氢氟酸（质量分数为30%），然后滴加0.5%的盐酸（质量分数为30%），最后滴加0.5%的硝酸（质量分数为30%），注意控制反应激烈程度，滴加完毕后搅拌保温15min，然后再加入1%的苯并三氮唑搅拌保温5min，最终得到所述助焊剂；
4）将上述制得的2%的助焊剂与98%的金属部分按照常规方法制得所需直径的铝焊锡丝；其中金属部分由98%的锡和2%的铜加工制成。
实施例6
一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的助焊剂，按重量百分比计，所述助焊剂中各组分及其含量如下：
活性剂 74%
金属活性盐 18%
盐酸（质量分数为30%） 0.5%
氢氟酸（质量分数为30%） 6%
硝酸（质量分数为30%） 0.5%
缓蚀剂 1%
所述活性剂，按照重量百分比计，由60%的乙醇胺、20%的乙烯脲和20%的四乙烯五胺组成；
所述金属活性盐，按照重量百分比计，由45%的氟化亚锡和55%的氟化铋组成，各组分总量和为100%；
所述缓蚀剂为苯并三氮唑。
所述用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的制备方法包括以下步骤，以下步骤中各组分的含量均为重量百分比：
1)分别称取60%的乙醇胺、20%的乙烯脲和20%的四乙烯五胺，将所称取的各组分在常温下充分搅拌制得所述活性剂；
2)分别称取45%的氟化亚锡和55%的氟化铋，将所称取的各组分在常温下充分搅拌混合制得所述金属活性盐；
3)将上述制得的18%的金属活性盐加入到上述制得的74%的活化剂中，加热至110~120℃，搅拌保温1.5h；当所述金属活性盐完全溶解后先滴加6%的氢氟酸（质量分数为30%），然后滴加0.5%的盐酸（质量分数为30%），最后滴加0.5%的硝酸（质量分数为30%），注意控制反应激烈程度，滴加完毕后搅拌保温15min，然后再加入1%的苯并三氮唑搅拌保温5min，最终得到所述助焊剂；
4)将上述制得的6%的助焊剂与94%的金属部分按照常规方法制得所需直径的铝焊锡丝；其中金属部分由99.5%的锡和0.5%的铜加工制成。
对比例1
取实施例1制备的焊锡丝与青岛英太克锡业市售铝焊锡丝进行焊接对比实验，具体操作方法为：
1)准备焊接母材GB5050材质铝片10片分成两组，分别用2000号砂纸打磨焊接面，酒精清洗晾干备用；
2)取本发明实施例1制备的样品与青岛英太克锡业市售铝焊锡丝100mm，各5段；
3)150w烙铁预热5min备用；
4)用烙铁交替将上述两组焊锡丝焊接在铝片上；
5)焊接完毕。
通过可焊性测试仪（法国METRONELEC ST88）测试两组实验结果，具体结果见表1。
表1实施例1样品与对比样品焊接结果
从表1中可以看出，相同的反应条件下，市售5段铝焊锡丝全部不能有效焊接；本发明实施例1制备的铝焊锡丝全部可以进行有效焊接，并且平均扩展率可达69%。通过以上试验数据可以看出本发明制备的焊锡丝与市售铝焊锡丝相比，在铝母材含镁量较高时具有显著的焊接优势。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝，其特征在于，由重量百分比为94~99%的金属部分和1~6%的助焊剂混合制成，金属部分是中空的丝状内有固态助焊剂；其中所述金属部分，按重量百分比计，由98~99.7%的锡和0.3~2%的铜加工制成，各组分总量和为100%；所述助焊剂，按照重量百分比计，由70~78%的活化剂、11~19%的金属活性盐、0.5~1.5%的盐酸（质量分数为30%）、5~8%的氢氟酸（质量分数为30%）、0.5%的硝酸（质量分数为30%）和1%的缓蚀剂混合制成，各组分总量和为100%。
2.如权利要求1所述的一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝，其特征在于，所述活化剂，按照重量百分比计，由60%的乙醇胺、20%的乙烯脲和20%的四乙烯五胺组成。
3.如权利要求1所述的一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝，其特征在于，所述金属活性盐，按照重量百分比计，由30~50%的氟化亚锡和50~70%的氟化铋组成，各组分总量和为100%。
4.如权利要求1所述的一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝，其特征在于，所述缓蚀剂为苯并三氮唑。
5.如权利要求1所述的一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝，其特征在于，所述助焊剂，按照重量百分比计，由75~78%的活化剂、11~15%的金属活性盐、0.5~1.5%的盐酸（质量分数为30%）、5~8%的氢氟酸（质量分数为30%）、0.5%的硝酸（质量分数为30%）和1%的缓蚀剂混合制成，各组分总量和为100%。
6.如权利要求1-5任一所述的一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝助焊剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）按照所述重量百分比分别称取乙醇胺、乙烯脲和四乙烯五胺，将所称取的各组分在常温下充分搅拌制得所述活性剂；
2）按照所述重量百分比分别称取氟化亚锡和氟化铋，将所称取的各组分在常温下充分搅拌混合制得所述金属活性盐；
3）按照重量百分比将上述制得的金属活性盐加入到上述制得的活化剂中，加热至110~120℃，搅拌保温1.5h；当所述金属活性盐完全溶解后先滴加所述重量百分比的氢氟酸（质量分数为30%），然后滴加所述重量百分比的盐酸（质量分数为30%），最后滴加所述重量百分比的硝酸（质量分数为30%），注意控制反应激烈程度，滴加完毕后搅拌保温15min，然后再加入所述重量百分比的苯并三氮唑搅拌保温5min，最终得到所述助焊剂。
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