CN108213766A - 一种铝材焊接专用焊锡膏及其制备方法与使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝材焊接专用焊锡膏及其制备方法与使用方法，该焊锡膏是由以下重量百分比的组分组成：焊料粉84‑89％、助焊剂8‑12％、分散剂2‑5％；所述焊料粉由以下重量百分比的组分组成：Zn 3.2‑4.8％、Bi 1.6‑2.4％、In 0.7‑1.3％、Ga 0.4‑0.8％、Sb 0.2‑0.5％、Ru 0.1‑0.3％、余量为Sn；所述助焊剂由以下重量百分比的组分组成：主材料40‑50％、溶剂20‑35％、活化剂8‑16％、触变剂4‑8％、表面活性剂2‑4％、抗氧化剂1‑3％。本发明焊锡膏具有极佳的焊锡性能，焊点饱满、光亮、牢固，且无铅，安全环保。

Description

一种铝材焊接专用焊锡膏及其制备方法与使用方法

发明领域

本发明属于焊接材料技术领域，尤其涉及一种铝材焊接专用焊锡膏及其制备方法与使用方法。

背景技术

焊锡膏是伴随着SMT应运而生的一种新型焊接材料。焊锡膏是一个复杂的体系，是由焊锡粉、助焊剂以及其它的表面活性剂、触变剂等加以混合，形成的膏状混合物。焊锡膏在常温下有一定的粘性，可将电子元器件初粘在既定位置，在焊接温度下，随着溶剂和部分添加剂的挥发，将被焊元器件与印制电路焊盘焊接在一起形成永久连接。

近年来，随着焊接工业的迅速发展，焊锡膏的种类也随之增多。但是目前用于铝材焊接的焊锡膏还存在着焊接性能差，焊点不牢固、含铅的缺点，无法满足市场的需求。

其中，焊点不牢是铝材焊接中最为常见且难以克服的问题。铝材元件进行焊接后经过数个月时间，就容易自然发生焊点松脱、元件脱离的现象，如果受到外力作用则更易于发生上述问题。焊点不牢的主要原因包括：金属锡与铝相互之间的扩散性差，焊锡膏与铝材元件长时间难以融合；铝材表面具有稳定的氧化膜，焊接过程中难于破坏，氧化膜会影响焊接的牢固性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种铝材焊接专用焊锡膏及其制备方法与使用方法。本发明焊锡膏具有极佳的焊锡性能，焊点饱满、光亮、牢固，且无铅，安全环保。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

本发明提供一种铝材焊接专用焊锡膏，该焊锡膏是由以下重量百分比的组分组成：焊料粉84-89％、助焊剂8-12％、分散剂2-5％；

所述焊料粉由以下重量百分比的组分组成：Zn 3.2-4.8％、Bi 1.6-2.4％、In0.7-1.3％、Ga 0.4-0.8％、Sb 0.2-0.5％、Ru 0.1-0.3％、余量为Sn；

所述助焊剂由以下重量百分比的组分组成：主材料40-50％、溶剂20-35％、活化剂8-16％、触变剂4-8％、表面活性剂2-4％、抗氧化剂1-3％。

优选地，所述的分散剂选自2-辛基十二醇、牛脂二胺二油酸盐、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵、椰油酰基谷氨酸三乙醇胺盐中的一种或多种。

优选地，所述的主材料选自马来松香、马来松香季戊四醇酯、马来松香甘油酯、聚合松香、聚合松香甘油酯、聚合松香季戊四醇酯氢化松香、氢化松香甘油脂、氢化松香季戊四醇酯中的一种或多种。

优选地，所述的溶剂选自丙二醇苯醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇单丁醚、二丙二醇二甲醚、2-甲基-2,4-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇中的一种或多种。

优选地，所述的活化剂选自丙二酸、草酸、酒石酸、富马酸、衣康酸、肉豆蔻酸、山嵛酸、邻苯二甲酸中的一种或多种。

优选地，所述的触变剂选自硅酸镁锂、有机膨润土、气相二氧化硅、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种。

优选地，所述的表面活性剂选自椰油基单乙醇酰胺聚氧乙烯醚、甲基葡萄糖聚氧乙烯醚、鲸蜡硬脂基葡糖苷、异硬脂酰胺丙基吗啉乳酸盐、氢化蓖麻油聚氧丙烯酯中的一种或多种。

优选地，所述的表面活性剂选自抗氧化剂选自邻叔丁基对苯二酚、对第三丁基儿茶酚、五倍子酸丙酯、乙氧基喹啉、丁基羟基茴香醚中的一种或多种。

本发明还提供一种铝材焊接专用焊锡膏的制备方法，包括以下步骤；

(1)按照配方配比称取助焊剂原料成分，将主材料、溶剂、活化剂混合，加热升温至225-230℃，在800-1000r/min的转速下搅拌20-30min；待料温降至155-165℃时，再加入触变剂，在500-700r/min的转速下搅拌10-20min；待料温降至110-120℃时，再加入表面活性剂和抗氧化剂，在600-800r/min的转速下搅拌15-25min，冷却至室温，得到助焊剂；

(2)按照配方配比将焊料粉、助焊剂、分散剂混合，在2000-4000r/min的转速下研磨至固体颗粒粒径≤40μm，即可得焊锡膏。

本发明还提供一种铝材焊接专用焊锡膏的使用方法，包括以下步骤：

(1)室温下将铝材焊接专用焊锡膏涂覆或刷涂在待焊铝材表面上；

(2)第一次预热：升温至85-95℃，并保温一段时间，预热时间根据铝材焊件大小和尺寸而定；

(3)第二次预热：继续升温至140-160℃，保温一段时间，预热时间根据铝材焊件大小和尺寸而定，保证此时的焊膏表面发干；

(4)最后将升温至270-290℃，进行焊接，此时锡膏熔化，并形成焊缝。

本发明的有益效果：

本发明的焊料粉是由Zn、Bi、In、Ga、Sb、Ru、Sn经科学合理配伍而成，使得焊锡膏焊接后不仅具有优异的疲劳特性、强度、塑性等力学性能，还具有优异的印刷性、钎焊性和稳定性；其中Zn与铝具有比较强的相互扩散融合性，Sb、Ru元素可以增强焊料的塑性和流动性；Bi、In、Ga具有抗腐蚀作用；本发明的助焊剂由主材料、溶剂、活化剂、触变剂、表面活性剂、抗氧化剂等复合而成，活化剂所选取的丙二酸、草酸、酒石酸、富马酸、衣康酸、肉豆蔻酸、山嵛酸、邻苯二甲酸可以提升活性，并且对铝材表面的氧化膜有破坏作用，与抗氧化剂相配合，可以放置铝材表面氧化膜的再次生成；溶剂选取高沸点有机物，对助焊剂活性具有调节作用，且有利于对焊后残渣的清洗以及抗腐蚀，增强焊点牢固度；表面活性剂改善了焊料的表面性能，可以增强润湿度，有利于焊接过程中与铝材的融合；本发明的助焊剂与本发明的焊料粉配合使用具有极佳的焊接性能，其焊接质量不逊色于锡铅焊料的焊接效果，总之，通过本发明的焊料粉、助焊剂以及分散剂的合理配伍制成的焊锡膏具有极佳的焊接性能，焊点饱满、光亮、牢固，且无铅，安全环保，既可用于回流焊完成铝材的无铅锡焊，也可直接涂敷于待焊复杂铝构件表面进行火焰钎焊或炉中钎焊。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。

实施例1：

本发明提供一种铝材焊接专用焊锡膏，该焊锡膏是由以下重量百分比的组分组成：焊料粉84％、助焊剂11％、2-辛基十二醇3％、牛脂二胺二油酸盐2％；

所述焊料粉由以下重量百分比的组分组成：Zn 3.2％、Bi 1.6％、In 0.7％、Ga0.4％、Sb 0.2％、Ru 0.1％、余量为Sn；

所述助焊剂由以下重量百分比的组分组成：马来松香40％、二乙二醇丁醚醋酸酯20％、2-甲基-2,4-戊二醇10％、丙二酸10％、山嵛酸5％、硅酸镁锂8％、椰油基单乙醇酰胺聚氧乙烯醚2％、鲸蜡硬脂基葡糖苷2％、邻叔丁基对苯二酚2％、丁基羟基茴香醚1％。

一种铝材焊接专用焊锡膏的制备方法，包括以下步骤；

(1)按照配方配比称取助焊剂原料成分，将马来松香、二乙二醇丁醚醋酸酯、2-甲基-2,4-戊二醇、丙二酸、山嵛酸混合，加热升温至225℃，在800r/min的转速下搅拌30min；待料温降至155℃时，再加入硅酸镁锂，在500r/min的转速下搅拌20min；待料温降至110℃时，再加入椰油基单乙醇酰胺聚氧乙烯醚、鲸蜡硬脂基葡糖苷、邻叔丁基对苯二酚、丁基羟基茴香醚，在600r/min的转速下搅拌25min，冷却至室温，得到助焊剂；

(2)按照配方配比将焊料粉、助焊剂、2-辛基十二醇、牛脂二胺二油酸盐混合，在2000r/min的转速下研磨至固体颗粒粒径≤40μm，即可得焊锡膏。

一种铝材焊接专用焊锡膏的使用方法，包括以下步骤：

(1)室温下将铝材焊接专用焊锡膏涂覆或刷涂在待焊铝材表面上；

(2)第一次预热：升温至85℃，并保温一段时间，预热时间根据铝材焊件大小和尺寸而定；

(3)第二次预热：继续升温至140℃，保温一段时间，预热时间根据铝材焊件大小和尺寸而定，保证此时的焊膏表面发干；

(4)最后将升温至270℃，进行焊接，此时锡膏熔化，并形成焊缝。

实施例2：

一种铝材焊接专用焊锡膏，该焊锡膏是由以下重量百分比的组分组成：焊料粉86％、助焊剂10％、2-氨基-2-甲基-1-丙醇2％、聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵2％；

所述焊料粉由以下重量百分比的组分组成：Zn 4.0％、Bi 2.0％、In 1.0％、Ga0.6％、Sb 0.3％、Ru 0.2％、余量为Sn；

所述助焊剂由以下重量百分比的组分组成：马来松香季戊四醇酯25％、马来松香甘油酯20％、2-乙基-1,3-己二醇18％、二丙二醇二甲醚14％、酒石酸7％、邻苯二甲酸6％、有机膨润土3％、氢化蓖麻油2％、甲基葡萄糖聚氧乙烯醚2％、异硬脂酰胺丙基吗啉乳酸盐1％、对第三丁基儿茶酚2％。

一种铝材焊接专用焊锡膏的制备方法，包括以下步骤；

(1)按照配方配比称取助焊剂原料成分，将马来松香季戊四醇酯、马来松香甘油酯、2-乙基-1,3-己二醇、二丙二醇二甲醚、酒石酸、邻苯二甲酸混合，加热升温至227℃，在900r/min的转速下搅拌25min；待料温降至160℃时，再加入有机膨润土、氢化蓖麻油，在600r/min的转速下搅拌15min；待料温降至115℃时，再加入甲基葡萄糖聚氧乙烯醚、异硬脂酰胺丙基吗啉乳酸盐、对第三丁基儿茶酚，在700r/min的转速下搅拌20min，冷却至室温，得到助焊剂；

(2)按照配方配比将焊料粉、助焊剂、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵混合，在3000r/min的转速下研磨至固体颗粒粒径≤40μm，即可得焊锡膏。

一种铝材焊接专用焊锡膏的使用方法，包括以下步骤：

(1)室温下将铝材焊接专用焊锡膏涂覆或刷涂在待焊铝材表面上；

(2)第一次预热：升温至90℃，并保温一段时间，预热时间根据铝材焊件大小和尺寸而定；

(3)第二次预热：继续升温至150℃，保温一段时间，预热时间根据铝材焊件大小和尺寸而定，保证此时的焊膏表面发干；

(4)最后将升温至280℃，进行焊接，此时锡膏熔化，并形成焊缝。

实施例3：

一种铝材焊接专用焊锡膏，该焊锡膏是由以下重量百分比的组分组成：焊料粉89％、助焊剂8％、椰油酰基谷氨酸三乙醇胺盐3％；

所述焊料粉由以下重量百分比的组分组成：Zn 4.8％、Bi 2.4％、In 1.3％、Ga0.8％、Sb 0.5％、Ru 0.3％、余量为Sn；

所述助焊剂由以下重量百分比的组分组成：马来松香20％、马来松香季戊四醇酯20％、马来松香甘油酯10％、二乙二醇丁醚醋酸酯10％、乙二醇单丁醚10％、2-乙基-1,3-己二醇10％、草酸5％、富马酸3％、衣康酸2％、气相二氧化硅2.5％、聚酰胺蜡2.5％、椰油基单乙醇酰胺聚氧乙烯醚2％、氢化蓖麻油聚氧丙烯酯2％、乙氧基喹啉1％。

一种铝材焊接专用焊锡膏的制备方法，包括以下步骤；

(1)按照配方配比称取助焊剂原料成分，将马来松香、马来松香季戊四醇酯、马来松香甘油酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇单丁醚、2-乙基-1,3-己二醇、草酸、富马酸、衣康酸混合，加热升温至230℃，在1000r/min的转速下搅拌20min；待料温降至165℃时，再加入气相二氧化硅、聚酰胺蜡，在700r/min的转速下搅拌10min；待料温降至120℃时，再加入椰油基单乙醇酰胺聚氧乙烯醚、氢化蓖麻油聚氧丙烯酯、乙氧基喹啉，在800r/min的转速下搅拌15min，冷却至室温，得到助焊剂；

(2)按照配方配比将焊料粉、助焊剂、椰油酰基谷氨酸三乙醇胺盐混合，在4000r/min的转速下研磨至固体颗粒粒径≤40μm，即可得焊锡膏。

一种铝材焊接专用焊锡膏的使用方法，包括以下步骤：

(1)室温下将铝材焊接专用焊锡膏涂覆或刷涂在待焊铝材表面上；

(2)第一次预热：升温至95℃，并保温一段时间，预热时间根据铝材焊件大小和尺寸而定；

(3)第二次预热：继续升温至160℃，保温一段时间，预热时间根据铝材焊件大小和尺寸而定，保证此时的焊膏表面发干；

(4)最后将升温至290℃，进行焊接，此时锡膏熔化，并形成焊缝。

对本发明实施例1-3制得的铝材焊接专用焊锡膏的焊锡球、钎焊性以及印刷塌边性进行检测，结果如表1所示：

表1

从表1可以看出，本发明铝材焊接专用焊锡膏不仅具有优异的钎焊性和印刷性，而且焊接后没有焊锡球，表面光滑。

本发明实施例1-3制得的铝材焊接专用焊锡膏和市售的普通铝焊锡膏，在应用过程中对其最大载荷、延伸率的性能进行检测和对比，结果如表2所示：

表2

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例
					最大载荷(N)	1824	1895	1838	1516
延伸率(％)	27.4	29.7	28.1	18.8

从表2可以看出，本发明制得的铝材焊接专用焊锡膏焊接后具有优异的强度、塑性等力学性能，焊点牢固。

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)

1.一种铝材焊接专用焊锡膏，其特征在于，该焊锡膏是由以下重量百分比的组分组成：焊料粉84-89％、助焊剂8-12％、分散剂2-5％；

所述焊料粉由以下重量百分比的组分组成：Zn 3.2-4.8％、Bi 1.6-2.4％、In 0.7-1.3％、Ga 0.4-0.8％、Sb 0.2-0.5％、Ru 0.1-0.3％、余量为Sn；

所述助焊剂由以下重量百分比的组分组成：主材料40-50％、溶剂20-35％、活化剂8-16％、触变剂4-8％、表面活性剂2-4％、抗氧化剂1-3％。

2.根据权利要求1所述的铝材焊接专用焊锡膏，其特征在于，所述的分散剂选自2-辛基十二醇、牛脂二胺二油酸盐、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵、椰油酰基谷氨酸三乙醇胺盐中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的铝材焊接专用焊锡膏，其特征在于，所述的主材料选自马来松香、马来松香季戊四醇酯、马来松香甘油酯、聚合松香、聚合松香甘油酯、聚合松香季戊四醇酯氢化松香、氢化松香甘油脂、氢化松香季戊四醇酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的铝材焊接专用焊锡膏，其特征在于，所述的溶剂选自丙二醇苯醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇单丁醚、二丙二醇二甲醚、2-甲基-2,4-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的铝材焊接专用焊锡膏，其特征在于，所述的活化剂选自丙二酸、草酸、酒石酸、富马酸、衣康酸、肉豆蔻酸、山嵛酸、邻苯二甲酸中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的铝材焊接专用焊锡膏，其特征在于，所述的触变剂选自硅酸镁锂、有机膨润土、气相二氧化硅、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的铝材焊接专用焊锡膏，其特征在于，所述的表面活性剂选自椰油基单乙醇酰胺聚氧乙烯醚、甲基葡萄糖聚氧乙烯醚、鲸蜡硬脂基葡糖苷、异硬脂酰胺丙基吗啉乳酸盐、氢化蓖麻油聚氧丙烯酯中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的铝材焊接专用焊锡膏，其特征在于，所述的表面活性剂选自抗氧化剂选自邻叔丁基对苯二酚、对第三丁基儿茶酚、五倍子酸丙酯、乙氧基喹啉、丁基羟基茴香醚中的一种或多种。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的铝材焊接专用焊锡膏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；

(1)按照配方配比称取助焊剂原料成分，将主材料、溶剂、活化剂混合，加热升温至225-230℃，在800-1000r/min的转速下搅拌20-30min；待料温降至155-165℃时，再加入触变剂，在500-700r/min的转速下搅拌10-20min；待料温降至110-120℃时，再加入表面活性剂和抗氧化剂，在600-800r/min的转速下搅拌15-25min，冷却至室温，得到助焊剂；

(2)按照配方配比将焊料粉、助焊剂、分散剂混合，在2000-4000r/min的转速下研磨至固体颗粒粒径≤40μm，即可得焊锡膏。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的铝材焊接专用焊锡膏的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)室温下将铝材焊接专用焊锡膏涂覆或刷涂在待焊铝材表面上；

(2)第一次预热：升温至85-95℃，并保温一段时间，预热时间根据铝材焊件大小和尺寸而定；

(3)第二次预热：继续升温至140-160℃，保温一段时间，预热时间根据铝材焊件大小和尺寸而定，保证此时的焊膏表面发干；

(4)最后将升温至270-290℃，进行焊接，此时锡膏熔化，并形成焊缝。