CN108296671B - 一种复合型银钎焊膏及其制备方法 - Google Patents

一种复合型银钎焊膏及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种复合型银钎焊膏，其成分为：合金焊粉30～60wt％，钎剂10～30wt％，胶体20～40wt％；所述合金焊粉由AgCu合金粉体与CuP合金粉体构成，所述AgCu合金粉体与CuP合金粉体的质量比为AgCu：CuP＝0.5～2。本发明还涉及上述焊膏的制备方法。本发明从钎料自身钎焊特性出发，通过引入AgCu高导电导热、高强度钎料和CuP高润湿、高填缝能力钎料，通过两者之间成分、粒度级配组合设计，再添加胶体、钎剂，通过剪切乳化加工制备复合型银钎焊膏材料，本发明具有操作工艺简单，可实施性强等优点，制备的焊膏材料具有流动性好、填缝能力强，焊接后保持高导电导热、高强度特性。

Description

一种复合型银钎焊膏及其制备方法
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域的焊膏，具体地，涉及一种复合型银钎焊膏及其制备方法。
背景技术
焊膏是一种均质混合物，由合金焊粉、钎剂和一些其它添加剂混合形成的具有一定粘度及良好触变性的膏状体。银钎焊膏具有较低的熔点，良好的润湿性和填缝能力，焊接后钎焊处具有强度高、导电性和耐腐蚀性能优良的优点，广泛应用于电工、电子，航空航天等器件的焊接。通过配合自动点胶装置可以定点定量均匀涂抹于被焊工件上，适用于快速电阻焊接、感应焊接加工，替代焊片，解决焊片偏移难题；在自动化焊接的应用，解决了触点焊接前需预复焊料的难题。然而焊膏中焊粉的颗粒形态、润湿性、导电导热性直接影响焊膏的流动性及钎焊质量，降低钎焊效率及钎焊稳定性。
AgCu、CuP合金粉体因其具有良好的球形颗粒形态、保证粉体的最佳的流动性和一致性而作为合金焊粉组分得到了广泛的应用；但以单一的AgCu或CuP组分构成的焊膏在实际服役过程中依然存在一些性能上的缺陷。因此，进一步改进焊膏配方体系及其加工工艺是改善其性能的主要研究方法之一。
经检索，现有技术中有不少焊膏报道，比如：公开号为CN105643148A与CN104400247A的中国发明专利，通过引入石墨烯材料提高焊膏的导电导热性能，实现焊膏的良好焊接。其中：
CN105643148A中通过石墨烯与中间载体高能球磨方法实现分散，然后再与焊粉、钎剂等进行混合、研磨制备弥散分布的石墨烯增强高导电导热的焊膏体系材料；
CN104400247A中通过在石墨烯表面镀覆金属阻隔石墨烯团聚的上浮问题，制备高导电导热的焊膏体系材料。
但由于二者均引入石墨烯新材料，且价格昂贵，导致制造成本增加。
为此，急需研发一种低成本且具有较好导电导热性能的焊膏。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种低成本且具有较好导电导热性能的复合型银钎焊膏及其制备方法。
根据本发明的一个方面，提供一种复合型银钎焊膏，所述焊膏由以下质量百分含量的成分构成：合金焊粉30～60wt％，钎剂10～30wt％，胶体20～40wt％；其中：
所述合金焊粉由AgCu合金粉体与CuP合金粉体构成，所述AgCu合金粉体与CuP合金粉体的质量比为AgCu：CuP＝0.5～2。
优选地，所述合金焊粉的添加量，占所述胶体和钎剂总质量的30～70wt％。
优选地，所述AgCu合金粉体采用雾化法工艺生产制备。合金粉体类呈球形分布，具有良好的流动性能。
优选地，所述AgCu合金粉体，其成分的质量比为Ag：Cu＝0.8～4。
优选地，所述AgCu合金粉体的颗粒粒径为200目～400目之间。
优选地，所述CuP合金粉体的牌号选择CuP-1、CuP-2、CuP-3中的一种。
优选地，所述CuP合金粉体的颗粒粒径为200目～400目之间。
优选地，所述胶体，选自脱溴煤油或白油与至少一种高分子材料的混合物：
所述高分子材料为SEBS、SEEPS、SEPS、聚异丁烯、聚乙酸乙烯脂中任一种。
优选地，所述钎剂为以下任一种：
-硼砂或硼酸，或，硼砂、硼酸的混合物；
-碱金属或碱金属的氟化物中一种，或，碱金属或碱金属的氟化物的混合物中一种；
-碱金属或碱金属的氯化物中一种，或，碱金属或碱金属的氯化物的混合物中一种。
根据本发明的第二方面，提供一种复合型银钎焊膏的制备方法，包括如下步骤：
第一步：将AgCu合金粉体与CuP合金粉体进行混合，球磨，得到合金混合粉体；
第二步：将第一步得到的合金混合粉体与胶体、钎剂进行混合加工；
第三步：将第二步得到的混合物进行剪切乳化加工，得到高导电导热、高强度、高流动性、高填缝能力的复合型焊膏材料。
优选地，所述球磨，采用双辊式球磨机均匀化加工。通过定向碾压球磨使胶体中分子链分布有序排列，提高胶体与焊粉的均匀性和流向一致性。
更优选地，所述球磨，是指：称取AgCu合金粉体与CuP合金粉体的混合粉体放入球磨桶中，球料比为2:1～5:1，称取不锈钢球，转速设置为30转～50转/分，进行均匀化球磨加工。
本发明采用复合型焊膏配方设计思路，充分发挥高P含量的CuP合金粉体具有的优良润湿性及填缝能力以及AgCu合金粉体具有的优良导电导热能力与钎焊强度，通过调控两者的含量和制备方法，利用二者优势进行性能上的互补，以一种成本低廉、操作简单的工艺手段制备了高导热导电、高钎焊性能焊膏材料，并且达到较佳的焊接效率及钎焊稳定性。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明上述焊膏创造性的通过引入二元合金，实现粉体形态可控，优势互补制备复合型焊粉，解决银基三元焊焊粉颗粒形态无法控制、流动性差、填缝能力差等问题。
(2)本发明上述焊膏制备中，通过引入剪切乳化工艺实现复合型颗粒与胶体之间的良好均匀弥散分布，确保材料钎焊稳定性和一致性。
(3)本发明得到的高导电导热、高强度、高流动性、高填缝能力的复合型焊膏材料相比常规焊膏材料焊接强度达到130MPa以上，焊接钎着率提高90％以上；
(4)本发明制备过程简单、可实施性强，制造成本低廉，有望在工业生产中广泛应用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例制备方法流程图；
图2为本发明一实施例得到的复合型银钎焊膏的微观形貌照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明通过简单的工艺，通过对焊料的形态、组合制备低成本且具有较好导电导热性能的复合型银钎焊膏。
实施例一
本实施例提供一种复合型银钎焊膏的制备方法，其实施步骤如图1所示：
第一步：将AgCu合金粉体与CuP合金粉体进行混合；称取6kg混合粉体放入球磨桶中，球料质量比为2:1称取不锈钢球，转速设置为30转/分，进行均匀化球磨加工；得到合金焊粉；其中：所述的AgCu合金粉体与CuP合金粉体的配料质量比例为AgCu：CuP＝0.5。
本步骤中，所述的AgCu合金粉体采用雾化法工艺生产制备，当然，在其他实施例中也可以采用其他的方法制备。
本步骤中，所述的AgCu合金粉体的成分质量比选择Ag:Cu＝0.8；
本步骤中，所述的AgCu合金粉体的颗粒粒径选择200目粉体；
本步骤中，所述的CuP合金粉体的牌号选择CuP-1；
本步骤中，所述的CuP合金粉体的颗粒粒径选择400目粉体。
第二步：将第一步加工后的合金焊粉与胶体、钎剂进行混合加工，其中：合金焊粉质量含量为30wt％，钎剂的质量含量为30wt％。
所述钎剂是硼砂或硼酸，或硼砂、硼酸的混合物。
所述胶体是脱溴煤油与SEBS、SEEPS、SEPS等高分子材料的混合物中任一种。
第三步：将第二步得到的混合物的进行剪切乳化加工，得到高导电导热、高强度、高流动性、高填缝能力的复合型焊膏材料。
本实施例得到的复合型焊膏，其包含的各成分及含量为：合金焊粉占30wt％(其中Ag占6.67wt％，Cu占22.28％，P占1.05wt％)，钎剂占30wt％，胶体占40wt％。
本实施例的效果：制备的焊膏焊接强度达到134.5MPa，焊接钎着率达94.3％。
实施例二
本实施例提供一种复合型银钎焊膏的制备方法，其实施步骤如图1所示：
第一步：将AgCu合金粉体与CuP合金粉体进行混合；称取6kg混合粉体放入球磨桶中，球料比为5:1称取不锈钢球，转速设置为50转/分，进行均匀化球磨加工,得到合金焊粉；其中：所述的AgCu合金粉体与CuP合金粉体的配料比例为AgCu：CuP＝2。
本步骤中，所述的AgCu合金粉体的成分选择Ag:Cu＝4；
本步骤中，所述的AgCu合金粉体的颗粒粒径选择400目粉体；
本步骤中，所述的CuP合金粉体的牌号选择CuP-2；
本步骤中，所述的CuP合金粉体的颗粒粒径选择300目粉体。
第二步：将第一步加工后的合金焊粉与胶体、钎剂进行混合加工，其中：合金焊粉质量含量60wt％，钎剂的质量含量为20wt％。
所述钎剂是碱金属或碱金属的氟化物中一种，如氟化钙、氟化钾、氟硼酸钾等；
所述胶体是脱溴煤油与聚异丁烯、聚乙酸乙烯脂等高分子材料的混合物中任一种。
第三步：将第二步得到的混合物的进行剪切乳化加工，得到高导电导热、高强度、高流动性、高填缝能力的复合型焊膏材料。
本实施例得到的复合型焊膏，其包含的各成分及含量为：合金焊粉占60wt％(其中Ag占32wt％，Cu占26.6％，P占1.4wt％)，钎剂占10wt％，胶体占30wt％。
本实施例的效果：制备的焊膏焊接强度达到140.9MPa，焊接钎着率达95.8％。
实施例三
本实施例提供一种复合型银钎焊膏的制备方法，其实施步骤如图1所示：
第一步：将AgCu合金粉体与CuP合金粉体进行混合；称取6kg混合粉体放入球磨桶中，球料比为3:1称取不锈钢球，转速设置为40转/分，进行均匀化球磨加工，得到合金焊粉；其中：所述的AgCu合金粉体与CuP合金粉体的配料比例为AgCu：CuP＝1.5。
本步骤中，所述的AgCu合金粉体的成分选择Ag:Cu＝3；
本步骤中，所述的AgCu合金粉体的颗粒粒径选择300目粉体；
本步骤中，所述的CuP合金粉体的牌号选择CuP-3；
本步骤中，所述的CuP合金粉体的颗粒粒径选择200目粉体。
第二步：将第一步加工后的合金焊粉与胶体、钎剂进行混合加工，其中：合金焊粉的质量含量为40wt％，钎剂的质量含量为30wt％。
所述钎剂是碱金属或碱金属的氯化物的混合物中一种，如氯化钙、氯化钾、氯硼酸钾等；
所述胶体是白油与SEBS、SEEPS、SEPS等高分子材料的混合物中任一种。
第三步：将第二步得到的混合物的进行剪切乳化加工，得到高导电导热、高强度、高流动性、高填缝能力的复合型焊膏材料。
本实施例得到的复合型焊膏，其包含的各成分及含量为：合金焊粉占40wt％(其中Ag占18wt％，Cu占20.72％，P占1.28wt％)，钎剂占30wt％，胶体占30wt％。
本实施例的效果：制备的焊膏焊接强度达到138.2MPa，焊接钎着率达96.8％。
实施例四
本实施例提供一种复合型银钎焊膏的制备方法，其实施步骤如图1所示：
第一步：将AgCu合金粉体与CuP合金粉体进行混合；称取6kg混合粉体放入球磨桶中，球料比为3:1称取不锈钢球，转速设置为40转/分，进行均匀化球磨加工，得到合金焊粉；其中：所述的AgCu合金粉体与CuP合金粉体的配料比例为AgCu：CuP＝1.0。
本步骤中，所述的AgCu合金粉体的成分选择Ag:Cu＝2；
本步骤中，所述的AgCu合金粉体的颗粒粒径选择300目粉体；
本步骤中，所述的CuP合金粉体的牌号选择CuP-3；
本步骤中，所述的CuP合金粉体的颗粒粒径选择200目粉体。
第二步：将第一步加工后的合金焊粉与胶体、钎剂进行混合加工，其中：合金焊粉的质量含量为50wt％，钎剂的质量含量为30wt％。
所述钎剂是碱金属或碱金属的氯化物的混合物，如氯化钙、氯化钾、氯硼酸钾等；
所述胶体可以是白油与聚异丁烯、聚乙酸乙烯脂等高分子材料的混合物中任一种。
第三步：将第二步得到的混合物的进行剪切乳化加工，得到高导电导热、高强度、高流动性、高填缝能力的复合型焊膏材料。
本实施例得到的复合型焊膏，其包含的各成分及含量为：合金焊粉占50wt％(其中Ag占16.75wt％，Cu占31.25％，P占2wt％)，钎剂占30wt％，胶体占20wt％。
本实施例的效果：制备的焊膏焊接强度达到140.4MPa，焊接钎着率达96.3％。
综上，本发明通过对钎料的选型，优化配比，解决现有焊膏导电导热能力差，焊接填缝能力、流动性差等缺点。
本发明从钎料自身钎焊特性出发，通过引入AgCu高导电导热、高强度钎料和CuP高润湿、高填缝能力钎料，通过两者之间成分、粒度级配组合设计并采用双辊式球磨机实现两种类型钎料之间的弥散均匀分布，再添加胶体、钎剂，通过剪切乳化加工制备复合型银钎焊膏材料，本发明具有操作工艺简单，可实施性强等优点，制备的焊膏材料具有流动性好、填缝能力强，焊接后保持高导电导热、高强度特性。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，调整其中的参数和实施条件还可以得到本发明其他的实施例，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种复合型银钎焊膏，其特征在于，所述焊膏由以下质量百分含量的成分构成：合金焊粉30～60wt％，钎剂10～30wt％，胶体20～40wt％；其中：
所述合金焊粉由AgCu合金粉体与CuP合金粉体构成，所述AgCu合金粉体与CuP合金粉体的质量比为AgCu：CuP＝0.5～2。
2.根据权利要求1所述的复合型银钎焊膏，其特征在于，所述AgCu合金粉体，其成分的质量比为Ag：Cu＝0.8～4。
3.根据权利要求2所述的复合型银钎焊膏，其特征在于，所述AgCu合金粉体采用雾化法工艺生产制备。
4.根据权利要求1所述的复合型银钎焊膏，其特征在于，所述AgCu合金粉体的颗粒粒径为200目～400目之间。
5.根据权利要求1所述的复合型银钎焊膏，其特征在于，所述CuP合金粉体的颗粒粒径为200目～400目之间。
6.根据权利要求5所述的复合型银钎焊膏，其特征在于，所述CuP合金粉体的牌号选择CuP-1、CuP-2、CuP-3中的一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的复合型银钎焊膏，其特征在于，所述胶体为脱溴煤油与至少一种高分子材料的混合物，或者，所述胶体为白油与至少一种高分子材料的混合物；
所述高分子材料为SEBS、SEEPS、SEPS、聚异丁烯、聚乙酸乙烯脂中任一种。
8.根据权利要求1-6任一项所述的复合型银钎焊膏，其特征在于，所述钎剂为以下任一种：
-硼砂或硼酸，或，硼砂、硼酸的混合物；
-碱金属或碱金属的氟化物，或，碱金属和碱金属的氟化物的混合物；
-碱金属或碱金属的氯化物，或，碱金属和碱金属的氯化物的混合物。
9.一种权利要求1-8任一项所述复合型银钎焊膏的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：将AgCu合金粉体与CuP合金粉体进行混合，球磨，得到合金混合粉体；
第二步：将第一步得到的合金混合粉体与胶体、钎剂进行混合加工；
第三步：将第二步得到的混合物进行剪切乳化加工，得到高导电导热、高强度、高流动性、高填缝能力的复合型焊膏材料。
10.根据权利要求9所述的复合型银钎焊膏的制备方法，其特征在于，所述球磨，是指：称取AgCu合金粉体与CuP合金粉体的混合粉体放入球磨桶中，球料质量比为2:1～5:1，称取不锈钢球，转速设置为30转～50转/分，进行均匀化球磨加工。
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