CN109834405B - 一种无电化腐蚀的钎焊膏、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种无电化腐蚀的钎焊膏、制备方法及其应用，配方由以下重量百分比的各组分组成：钎焊粉70％‑90％，助焊膏10％‑30％，钎焊粉为含铅合金钎焊粉或者无铅合金钎焊粉；含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铅30％‑90％，铋9％‑69％，银1％‑10％；无铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铟30％‑90％，铋9％‑69％，银1％‑10％，金属合金在焊接过程中与铝形成铅、铋、银、铝金属间化合物或者铟、铋、银、铝金属间化合物，此两种金属间化合物与铝之间的电极电位差极小，焊接后形成的焊点在空气中不会发生电化腐蚀，焊点强度就可以得到长时间保持，目前最低可以维持5年以上，大大提高了铝与铝以及异种金属焊接焊点的强度和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及悍膏配方、制备方法及其应用技术，尤其涉及一种无电化腐蚀的钎焊膏、制备方法及其应用。
背景技术
铝焊接问题成为行业发展的一大困扰，其难点主要在于铝在空气中自然生成一层氧化铝薄膜(Al2O3)，这层薄膜会严重阻碍其焊接性能，在铝产品的生产领域，传统的做法是预先在铝表面电镀镍，再在镍与其他金属之间进行焊接。然而，电镀镍的过程中存在高能耗、高污染、高成本的问题。
现有的钎焊膏把铝-铜、铝-银、铝-铁、铝-锌、铝-不锈钢等异种金属焊接好以后，空气中的水与焊点组成腐蚀原电池，因铝的电极电位很低，从而导致异种金属之间的焊点发生电化腐蚀，在短时间内使得焊点强度大幅减弱或者脱落，这对于产品的使用寿命来说是致命缺陷，因此如何降低焊点的电极电位成为解决电化腐蚀的关键所在。
发明内容
本发明的目的之一在于，针对现有技术的不足，提供一种把铝铜、铝银、铝铁等异种金属焊接以后，焊点在空气中不会发生电化腐蚀，焊点强度可以得到保持的钎焊膏及其制备方法，大大拓展了铝的应用范围。
本发明的另外一个目的在于，提供上述无电化腐蚀的钎焊膏的制备方法，该制备方法简单高效，适合批量化生产。
本发明的又一目的在于，提供上述无电化腐蚀的钎焊膏的应用。
为有效解决上述问题，本发明采取的技术方案如下：
一种无电化腐蚀的钎焊膏，由以下重量百分比的各组分组成：
钎焊粉70％-90％，助焊膏10％-30％，所述钎焊粉为含铅合金钎焊粉或者无铅合金钎焊粉；
其中，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铅30％-90％，铋9％-69％，银1％-10％；
所述无铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铟30％-90％，铋9％-69％，银1％-10％。
具体地，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：
三乙醇胺70％-95％；油酸酰胺4％-20％；三乙醇胺硼酸酯0.2％-10％。
优选地，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铅34％-88％，铋8％-68％，银2％-8％。
优选地，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铅62％，铋35％，银3％。
优选地，所述无铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铟34％-88％，铋8％-68％，银2％-8％。
优选地，所述无铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铟62％，铋35％，银3％。
优选地，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：三乙醇胺77％-90％；油酸酰胺5％-15％；三乙醇胺硼酸酯0.2％-8％。
优选地，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：三乙醇胺90％；油酸酰胺8％；三乙醇胺硼酸酯2％
上述的无电化腐蚀的钎焊膏的制备方法，包括以下步骤：
1)按质量百分比将三乙醇胺、油酸酰胺、三乙醇胺硼酸酯在带分散装置的容器中加热搅拌直至完全溶解；得到的混合物用研磨机研磨半天至一天半，得到所述的助焊膏；
2)按各种金属的质量百分比制成金属合金粉末，获得所述的钎焊粉；
3)按质量百分比将助焊膏和钎焊粉在搅拌机中搅拌均匀得到所述的无电化腐蚀的钎焊膏。
上述的无电化腐蚀的钎焊膏的应用，其特征在于，所述无电化腐蚀的钎焊膏可以用于铝-铝、铝-铜、铝-银、铝-铁、铝-锌、铝-不锈钢的异种金属的焊接，焊接后形成的焊点在空气中不会发生电化腐蚀，焊点强度可以得到长时间保持。
本发明的有益效果：钎焊粉由三种金属元素组成的合金粉末制作而成，其中分别为含铅合金钎焊粉中的铅和不含铅焊粉中的铟，金属可焊性好，起主要焊接的作用；铋金属熔点低起降低温度的作用；银金属起增加强度、抗腐蚀的作用；而铅合金钎焊粉在焊接过程中与铝形成铅、铋、银、铝金属间化合物或者无铅合金钎焊粉的铟、铋、银、铝金属间化合物，此两种金属间化合物与铝之间的电极电位差极小，小到可以忽略不计，因此，对铝和异种金属与铝材焊接后形成的焊点的电化腐蚀可忽略不计，焊接后形成的焊点在空气中不会发生电化腐蚀，焊点强度就可以得到长时间保持，目前最低可以维持5年以上；
其中，三乙醇胺是腐蚀剂，主要用于去除铝表面氧化物Al2O3，增加焊料和焊盘金属的润湿性并在焊接时防止铝表面再次氧化，油酸酰胺是表面活性剂，起流平作用，三乙醇胺硼酸酯是稳定剂，起稳定、润滑和防锈作用；
本发明的无电化腐蚀的钎焊膏解决了铝与铝以及异种金属焊接时长期因电化腐蚀而导致焊点强度低甚至脱落的技术难题。
上述无电化腐蚀的钎焊膏的制备方法简单高效，可以大规模工业化生产应用。
上述无电化腐蚀的钎焊膏，可以用于铝-铝、铝-铜、铝-银、铝-铁、铝-锌、铝-不锈钢的异种金属的焊接，焊接后形成的焊点在空气中不会发生电化腐蚀，焊点强度可以得到长时间保持，大大提高了铝与铝以及异种金属焊接焊点的强度和使用寿命，从而推动铝与同种和异种金属焊接的更加广泛的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为应用本发明的无电化腐蚀的钎焊膏焊接铝-不锈钢形成的焊点经过5％盐雾测试96小时后的效果图。
具体实施方式
实施例1
一种无电化腐蚀的钎焊膏，由以下重量百分比的各组分组成：
钎焊粉70％，助焊膏30％，其中，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：三乙醇胺70％；油酸酰胺20％；三乙醇胺硼酸酯10％，所述钎焊粉为含铅合金钎焊粉，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铅90％，铋9％，银1％。
实施例2
一种无电化腐蚀的钎焊膏，由以下重量百分比的各组分组成：
钎焊粉90％，助焊膏10％，其中，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：三乙醇胺95％；油酸酰胺4％；三乙醇胺硼酸酯1％，所述钎焊粉为含铅合金钎焊粉，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铅30％，铋69％，银1％。
实施例3
一种无电化腐蚀的钎焊膏，由以下重量百分比的各组分组成：
钎焊粉80％，助焊膏20％，其中，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：三乙醇胺80％；油酸酰胺19.8％；三乙醇胺硼酸酯0.2％，所述钎焊粉为含铅合金钎焊粉，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铅70％，铋25％，银5％。
实施例4
一种无电化腐蚀的钎焊膏，由以下重量百分比的各组分组成：
钎焊粉75％，助焊膏25％，其中，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：三乙醇胺88％；油酸酰胺8％；三乙醇胺硼酸酯4％，所述钎焊粉为含铅合金钎焊粉，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铅55％，铋38％，银7％。
实施例5
一种无电化腐蚀的钎焊膏，由以下重量百分比的各组分组成：
钎焊粉78％，助焊膏22％，其中，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：90％；油酸酰胺8％；三乙醇胺硼酸酯2％，所述钎焊粉为含铅合金钎焊粉，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铅62％，铋35％，银3％。
实施例6
一种无电化腐蚀的钎焊膏，由以下重量百分比的各组分组成：
钎焊粉90％，助焊膏10％，其中，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：三乙醇胺77％；油酸酰胺15％；三乙醇胺硼酸酯8％，所述钎焊粉为无铅合金钎焊粉，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铟90％，铋9％，银1％。
实施例7
一种无电化腐蚀的钎焊膏，由以下重量百分比的各组分组成：
钎焊粉10％，助焊膏90％，其中，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：三乙醇胺90％；油酸酰胺9.8％；三乙醇胺硼酸酯0.2％，所述钎焊粉为无铅合金钎焊粉，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铟30％，铋69％，银1％。
实施例8
一种无电化腐蚀的钎焊膏，由以下重量百分比的各组分组成：
钎焊粉85％，助焊膏25％，其中，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：三乙醇胺87％；油酸酰胺5％；三乙醇胺硼酸酯8％，所述钎焊粉为含铅合金钎焊粉，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铟70％，铋25％，银5％。
实施例9
一种无电化腐蚀的钎焊膏，由以下重量百分比的各组分组成：
钎焊粉78％，助焊膏22％，其中，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：三乙醇胺88％；油酸酰胺8％；三乙醇胺硼酸酯4％，所述钎焊粉为含铅合金钎焊粉，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铟55％，铋38％，银7％。
实施例10
一种无电化腐蚀的钎焊膏，由以下重量百分比的各组分组成：
钎焊粉75％，助焊膏25％，其中，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：三乙醇胺90％；油酸酰胺8％；三乙醇胺硼酸酯2％，所述钎焊粉为含铅合金钎焊粉，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铟62％，铋35％，银3％。
实施例11
实施例1-10所述的无电化腐蚀的钎焊膏的制备方法，包括以下步骤：
1)按质量百分比将三乙醇胺、油酸酰胺、三乙醇胺硼酸酯在带分散装置的容器中加热搅拌直至完全溶解；得到的混合物用研磨机研磨半天至一天半，得到所述的助焊膏；
2)按各种金属的质量百分比制成金属合金粉末，获得所述的钎焊粉；金属合金粉末是通过三种金属熔融之后，再磨成粉末获得上述的钎焊粉；
3)按质量百分比将助焊膏和钎焊粉在搅拌机中搅拌均匀得到所述的无电化腐蚀的钎焊膏。
需要指出的是，可以将步骤1的助焊膏和步骤2的钎焊粉可以分开制备好之后，使用前先后使用，不经过步骤3的混合，如此也可以应用于铝-铝以及铝-铜、铝-银、铝-铁、铝-锌、铝-不锈钢的异种金属的焊接。
实施例12
实施例1-10所述的无电化腐蚀的钎焊膏的应用，所述无电化腐蚀的钎焊膏可以用于铝-铝以及铝-铜、铝-银、铝-铁、铝-锌、铝-不锈钢的异种金属的焊接，焊接后形成的焊点在空气中不会发生电化腐蚀，焊点强度可以得到长时间保持。
对实施例1-10所述的无电化腐蚀的钎焊膏分别对不同的型材焊接形成的焊点经过5％盐雾测试96小时后用显微镜观察，用推拉测试仪测试焊点推拉力，使用上述的无电化腐蚀的钎焊膏，其中，对铝-铝焊接形成的焊点测试结果如下：
对实施例1-10所述的无电化腐蚀的钎焊膏分别对不同的型材焊接形成的焊点经过5％盐雾测试96小时后用显微镜观察，用推拉测试仪测试焊点推拉力，使用上述的无电化腐蚀的钎焊膏，其中，对铝-铜焊接形成的焊点测试结果如下：
对实施例1-10所述的无电化腐蚀的钎焊膏分别对不同的型材焊接形成的焊点经过5％盐雾测试96小时后用显微镜观察，用推拉测试仪测试焊点推拉力，使用上述的无电化腐蚀的钎焊膏，其中，对铝-银焊接形成的焊点测试结果如下：
对实施例1-10所述的无电化腐蚀的钎焊膏分别对不同的型材焊接形成的焊点经过5％盐雾测试96小时后用显微镜观察，用推拉测试仪测试焊点推拉力，使用上述的无电化腐蚀的钎焊膏，其中，对铝-铁焊接形成的焊点测试结果如下：
对实施例1-10所述的无电化腐蚀的钎焊膏分别对不同的型材焊接形成的焊点经过5％盐雾测试96小时后用显微镜观察，用推拉测试仪测试焊点推拉力，使用上述的无电化腐蚀的钎焊膏，其中，对铝-锌焊接形成的焊点测试结果如下：
对实施例1-10所述的无电化腐蚀的钎焊膏分别对不同的型材焊接形成的焊点经过5％盐雾测试96小时后用显微镜观察，用推拉测试仪测试焊点推拉力，使用上述的无电化腐蚀的钎焊膏，其中，对铝-不锈钢焊接形成的焊点测试结果如下：
请参阅说明书附图1，上面的不锈钢与下面的铝材经过所述的无电化腐蚀的钎焊膏形成焊点，经过长时间的盐雾测试焊点完好光亮、无腐蚀，而铝材(母材)被盐水腐蚀变黄。
测试结果表面：实施例1-10所述的无电化腐蚀的钎焊膏，用于铝-铝、铝-铜、铝-银、铝-铁、铝-锌、铝-不锈钢的异种金属的焊接，经过5％盐雾测试96小时后用显微镜观察的结论是：铝材(母材)被盐水腐蚀生锈，而焊点完好光亮、无腐蚀，用推拉测试仪测试焊点推拉力的结果与盐雾测试前保持一致，无电化腐蚀，焊点强度可以得到长时间保持，大大提高了铝与铝以及异种金属焊接焊点的强度和使用寿命，在上述测试条件下，对应的焊点保持的时间可以达到五年以上，而目前市场上的钎焊膏对于上述金属焊接形成的焊点保持时间最长不超过一个月，与现有技术相比，实现了质的飞跃，从而推动铝与同种和异种金属焊接的更加广泛的应用。
为了进一步对实施例1-10的无电化腐蚀的钎焊膏的性能进行测试，并对配方进行优化筛选，又分别将实施例1-5和实施例6-10的无电化腐蚀的钎焊膏分别经过5％盐雾测试两周后用显微镜观察，并用推拉测试仪测试焊点推拉力，结果如下：
通过测试对比发现，实施例3-5的无电化腐蚀的钎焊膏对不同的材料焊接形成的焊点都无电化腐蚀，而实施例1的无电化腐蚀的钎焊膏对铝-铝、铝-铜、铝-不锈钢焊接形成的焊点都无电化腐蚀，而对铝-银、铝-铁、铝-锌有少量腐蚀；而实施例2的无电化腐蚀的钎焊膏对铝-铝、铝-不锈钢焊接形成的焊点都无电化腐蚀，而对铝-铜、铝-银、铝-铁、铝-锌有少量腐蚀，进一步测试发现，当含铅合金钎焊粉中铅的重量百分比超过85％，铋的重量百分少于10％时形成的焊点；或者铅的重量百分比少于40％，铋的重量百分比大于50％时形成的焊点，银的重量百分比低于3％时，在两周时间的盐雾测试中，对于部分材料形成的焊点就会有少量腐蚀，而且推拉力略微下降；而实施例3-5的无电化腐蚀的钎焊膏的性能最佳，尤其是实施例5，申请人又延长了测试时间，将实施例5的钎焊膏分别经过5％盐雾测试四周后用显微镜观察，对于上述材料形成的焊点，外观光亮无腐蚀，推拉力前后一致，对应正常条件下使用寿命超过10年无电化腐蚀，性能非常优异。
实施例6-10的无电化腐蚀的钎焊膏分别经过5％盐雾测试两周后用显微镜观察，并用推拉测试仪测试焊点推拉力，结果如下：
通过测试对比发现，实施例8-10的无电化腐蚀的钎焊膏对不同的材料焊接形成的焊点都无电化腐蚀，而实施例6的无电化腐蚀的钎焊膏对铝-铝、铝-铜、铝-不锈钢焊接形成的焊点都无电化腐蚀，而对铝-银、铝-铁、铝-锌有少量腐蚀；而实施例7的无电化腐蚀的钎焊膏对铝-铝、铝-铜和铝-不锈钢焊接形成的焊点都无电化腐蚀，而对铝-银、铝-铁、铝-锌有少量腐蚀，进一步测试发现，当无铅合金钎焊粉中，铟的重量百分比超过85％，铋的重量百分比少于10％时形成的焊点；或者铟的重量百分少于40％，铋的重量百分比大于50％时形成的焊点，银的重量百分比低于3％时，在两周时间的盐雾测试中，对于部分材料形成的焊点就会有少量腐蚀，而且推拉力略微下降；而实施例8-10的无电化腐蚀的钎焊膏的性能最佳，尤其是实施例10，申请人又延长了测试时间，将实施例10的钎焊膏分别经过5％盐雾测试四周后用显微镜观察，对于上述材料形成的焊点，外观光亮无腐蚀，推拉力前后一致，对应正常条件下使用寿命超过10年无电化腐蚀，性能非常优异；
实施例5和实施例10的效果最佳，分析原因，推测是铅合金钎焊粉在焊接过程中与铝形成铅、铋、银、铝金属间化合物或者无铅合金钎焊粉的铟、铋、银、铝金属间化合物，此两种金属间化合物与铝之间的电极电位差是最小的，因而性能最优，然而，申请人并没有先对铅、铋、银、铝金属间化合物和铟、铋、银、铝金属间化合物的微观晶相进行深入研究，并对其电极电位进行大量的数据测试，而是在生产过程中意外发现了这一合金粉末的优异性能，并将其应用于上述多种金属与铝材进行钎焊，然后进行各项测试，效果都非常优异，也属于一种意外发现。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。
Claims (5)
1.一种无电化腐蚀的钎焊膏，其特征在于，由以下重量百分比的各组分组成：钎焊粉70％-90％，助焊膏10％-30％，所述钎焊粉为含铅合金钎焊粉或者无铅合金钎焊粉；其中，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铅30％-90％，铋9％-69％，银1％-10％；所述无铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铟30％-90％，铋9％-69％，银1％-10％;
所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：三乙醇胺70％-95％；油酸酰胺4％-20％；三乙醇胺硼酸酯0.2％-10％;所述的无电化腐蚀的钎焊膏的制备方法，包括以下步骤：1)按质量百分比将三乙醇胺、油酸酰胺、三乙醇胺硼酸酯在带分散装置的容器中加热搅拌直至完全溶解；得到的混合物用研磨机研磨半天至一天半，得到所述的助焊膏；2)按各种金属的质量百分比制成金属合金粉末，获得所述的钎焊粉；3)按质量百分比将助焊膏和钎焊粉在搅拌机中搅拌均匀得到所述的无电化腐蚀的钎焊膏;所述无电化腐蚀的钎焊膏用于铝-铝、铝-铜、铝-银、铝-铁、铝-锌、铝-不锈钢的异种金属的焊接，焊接后形成的焊点在空气中不会发生电化腐蚀，焊点强度可以得到长时间保持。
2.根据权利要求1所述的无电化腐蚀的钎焊膏，其特征在于，所述含铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铅62％，铋35％，银3％。
3.根据权利要求1所述的无电化腐蚀的钎焊膏，其特征在于，所述无铅合金钎焊粉由以下重量百分比的各组分组成：铟62％，铋35％，银3％。
4.根据权利要求1所述的无电化腐蚀的钎焊膏，其特征在于，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：三乙醇胺77％-90％；油酸酰胺5％-15％；三乙醇胺硼酸酯0.2％-8％。
5.根据权利要求4所述的无电化腐蚀的钎焊膏，其特征在于，所述助焊膏由以下质量百分比的组份组成：三乙醇胺90％；油酸酰胺8％；三乙醇胺硼酸酯2％。
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