CN110919233B - 一种焊剂及其制备方法与引燃剂 - Google Patents

一种焊剂及其制备方法与引燃剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种焊剂及其制备方法与引燃剂。所述焊剂由以下质量百分比的原料组成：包括以下重量份的组分：铅180‑200份、锡90‑100份、银4‑8份、镍2‑5份、铜2‑4份、铋1.5‑2份、铟0.1‑0.8份、钪0.01‑0.02份、锗0.3‑0.9份、镧0.2‑0.8份、铬0.05‑0.1份、锌1‑4份。制备方法工艺简单易，制备的产品综合性能优越，产品质量稳定。本发明的焊剂耐腐蚀性好，熔点低，在引燃剂作用下燃烧形成焊铅锡液，焊铅锡液冷却后包覆两个线缆的导通连接处；提升两个线缆的封装连接效率，且焊接性能好。

Description

一种焊剂及其制备方法与引燃剂
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种焊剂及其制备方法与引燃剂。
背景技术
电力是现在生活中必不可少的能源之一，在电力设备的施工过程中，常常需要将两个线缆的导线导通连接在一起，然后再将两个线缆的导通连接处包覆住，防止两个线缆的导通连接处彼此脱开而分离。现有技术中大都是经由作业人员手动在两个线缆的导通连接处包覆一层保护层，然后再将保护层手动固接在两个线缆的外侧，效率低；或者采用焊锡膏进行连接，而焊锡膏容易变干失效，其助焊剂中的溶剂容易挥发，储存寿命较短，储存一段时间焊接性能变差，影响产品的使用可靠性。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种熔模的焊剂，该焊剂耐腐蚀性好，熔点低，燃烧后形成焊铅锡液，焊铅锡液冷却后包覆两个线缆的导通连接处；提升两个线缆的封装连接效率，且焊接性能好。
本发明的另一目的在于提供一种焊剂制备方法，该方法工艺简单易控，制备的产品具有良好的耐腐蚀性及可焊性。
本发明的又一目的在于提供一种用于所述焊剂的引燃剂以及提供一种由所述焊剂和引燃剂混合而成的焊料混合物。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种焊剂，包括以下重量份的组分：铅180-210份、锡90-100份、银4-8份、镍2-5份、铜2-4份、铟0.1-0.8份、钪0.01-0.02份、锗0.3-0.9份、镧0.2-0.8份、铬0.05-0.1份、锌1-4份。
通过锡焊料中铜、银、镍等成分比例进行设计和调整，并添加铟、锗、钪等元素，可以提高铅锡合金的抗氧化性能和耐腐蚀性，降低熔点，提高可焊性，焊剂中加入镧改善焊缝的组织以及夹杂物的形态和分布，对硫、氧、磷等有害杂质有较强的亲和力，从而提高焊缝的韧性和接头的导电性能，同时也可避免在树枝晶间或晶界处生成低熔共晶组织，降低了焊缝的热裂倾向。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：
一种焊剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铅投入于熔炼炉，充入氩气至炉内压强0.25-0.35MPa，加热至550-650℃，熔炼；然后按比例加入锡-铜中间合金、锡-铬中间合金以及锡、银、镍、铟、锗、镧、锌和钪混合；
(2)各组分全部熔化后，将合金液调至720-740℃，加入精炼剂进行精炼，搅拌8-15min，采用惰性气体进行吹洗精炼，精炼完成后将合金液静置；
(3)将精炼后的合金液降温，浇注成锭，冷却处理后得到铅锡合金；
(4)将铅锡合金制成粉末状的焊铅锡粉，即得到焊剂。
进一步地，所述步骤(1)中，锡-铜中间合金中铜的质量百分比为10-15％。
进一步地，所述步骤(1)中，锡-铬中间合金中铬的质量百分比为18-22％。
进一步地，所述步骤(1)中，铅与锡-铜中间合金、锡-铬中间合金以及锡、银、镍、铟、锗、镧、锌和钪混合后，采用超声处理10-20min，所述超声频率16-20kHz，超声强度1.1kW/cm2-1.3kW/cm2。
通过超声处理，铅熔化后与锡、锡-铜中间合金、锡-铬中间合金及其他纯金属料混合，使已结晶长大的晶粒被急剧的冲击激波打碎，使晶粒得到细化的同时，晶体也得到了均匀弥散，从而使铅锡合金的微观组织结构得到优化，提高铅锡合金的综合性能。
进一步地，所述步骤(2)中，所述惰性气体为氩气，所述氩气的压力为0.3-0.4MPa，精炼时间为15-20min，精炼过程中对合金液表面的浮渣进行清除，精炼完成后将合金液静置，静置时间为20-25min。
进一步地，所述步骤(3)中，将精炼后的合金液降温至385-395℃后浇注成锭。
本发明的又一目的通过下述技术方案实现：
一种用于所述焊剂的引燃剂，包括以下重量份的组分：氧化铜粉30-40份、铜粉2-4份、硫酸钙10-20份、铝粉15-20份、镁粉6-12份、红磷粉6-10份、高锰酸钾粉4-8份。
一种焊料混合物，包括质量比为65-75：1的上述焊剂和上述引燃剂，所述焊剂包括以下重量份的组分：铅180-200份、锡90-100份、银4-8份、镍2-5份、铜2-4份、铟0.1-0.8份、钪0.01-0.02份、锗0.3-0.9份、镧0.2-0.8份、铬0.05-0.1份、锌1-4份；所述引燃剂包括以下重量份的组分：氧化铜粉30-40份、铜粉2-4份、硫酸钙10-20份、铝粉15-20份、镁粉6-12份、红磷粉6-10份、高锰酸钾粉4-8份。
实际使用时，将两个线缆设置在熔模装置，两个线缆的导通连接处位于熔模装置容料腔内；向容料腔内装入粉末状的焊料混合物，焊料混合物采用焊剂与引燃剂混合而成，两个线缆的导通连接处位于焊剂中；点燃容料腔内的引燃剂，引燃剂燃烧时释放热量，利用引燃剂燃烧时释放的热量融化焊剂，燃烧后的焊剂形成焊铅锡液，焊铅锡液冷却后包覆两个线缆的导通连接处；无需作业人员手动包覆封装两个线缆的导通连接处，提升两个线缆的封装连接效率。
本发明的引燃剂采用氧化铜粉末与纯铝粉末发生铝热反应放热量大，硫酸钙和铝粉也能产生大量热量，采用点火装置将镁粉点燃后，释放大量的热量，促使高锰酸钾释放出氧气并加剧红磷的燃烧，进而促进氧化铜粉末和纯铝发生稳定的铝热反应，实现焊接，高锰酸钾化学稳定性好，储运操作更为安全。
本发明的有益效果：
本发明通过对锡焊料中铜、银、镍等成分比例进行设计和调整，并添加铟、锗、钪、镧等元素，各成分相互配合，焊剂熔点较低，焊接性能优良，具有良好的耐腐蚀性和可焊性，机械性能较佳，其制备方法工艺简单易控，制备的产品综合性能优越，产品质量稳定，存储时间长。
本发明使用时，引燃剂使焊剂燃烧后形成焊铅锡液，焊铅锡液冷却后包覆两个线缆的导通连接处；提升两个线缆的封装连接效率，焊接性能好。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
本实施例中，一种焊剂，包括以下重量份的组分：铅180、锡90份、银4份、镍2份、铜2份、铟0.1份、钪0.01份、锗0.3份、镧0.2份、铬0.05份、锌1份。
进一步地，所述焊剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铅投入于熔炼炉，充入氩气至炉内压强0.25MPa，加热至550℃，熔炼；然后按比例加入锡-铜中间合金、锡-铬中间合金以及锡、银、镍、铟、锗、镧、锌和钪混合；
(2)各组分全部熔化后，将合金液调至720℃，加入精炼剂进行精炼，搅拌8-15min，采用惰性气体进行吹洗精炼，精炼完成后将合金液静置；
(3)将精炼后的合金液降温，浇注成锭，冷却处理后得到铅锡合金；
(4)将铅锡合金制成粉末状，即得到焊剂。
进一步地，所述步骤(1)中，锡-铜中间合金中铜的质量百分比为10％。
进一步地，所述步骤(1)中，锡-铬中间合金中铬的质量百分比为18％。
进一步地，所述步骤(1)中，铅、锡与锡-铜中间合金、锡-铬中间合金以及锡、银、镍、铟、锗、镧、锌和钪混合后，采用超声处理10min，所述超声频率16kHz，超声强度1.1kW/cm2。
进一步地，所述步骤(2)中，所述惰性气体为氩气，所述氩气的压力为0.3MPa，精炼时间为15min，精炼过程中对合金液表面的浮渣进行清除，精炼完成后将合金液静置，静置时间为20min。
进一步地，所述步骤(3)中，将精炼后的合金液降温至380℃后浇注成锭。
进一步地，所述步骤(2)中，所述惰性气体为氩气，所述氩气的压力为0.3-0.4MPa，精炼时间为15-20min，精炼过程中对合金液表面的浮渣进行清除，精炼完成后将合金液静置，静置时间为20-25min。
一种用于所述焊剂的引燃剂，包括以下重量份的组分：氧化铜粉30份、铜粉2份、硫酸钙10份、铝粉15份、镁粉6份、红磷粉6份、高锰酸钾粉4份。
实际使用时，将两个线缆设置在熔模装置，两个线缆的导通连接处位于熔模装置容料腔内；向容料腔内装入粉末状的焊料混合物，焊料混合物采用质量比为65：1的焊剂与引燃剂混合而成，两个线缆的导通连接处位于焊剂中；点燃容料腔内的焊剂，引燃剂燃烧时释放热量，利用引燃剂燃烧时释放的热量融化焊剂，燃烧后的焊剂形成焊铅锡液，焊铅锡液冷却后包覆两个线缆的导通连接处；无需作业人员手动包覆封装两个线缆的导通连接处，提升两个线缆的封装连接效率。
实施例2
本实施例中，一种焊剂，包括以下重量份的组分：铅200份、锡100份、银8份、镍5份、铜4份、铟0.8份、钪0.02份、锗0.9份、镧0.8份、铬0.1份、锌4份。
进一步地，所述焊剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铅投入于熔炼炉，充入氩气至炉内压强0.35MPa，加热至650℃，熔炼；然后按比例加入锡-铜中间合金、锡-铬中间合金以及锡、银、镍、铟、锗、镧、锌和钪混合；
(2)各组分全部熔化后，将合金液调至740℃，加入精炼剂进行精炼，搅拌8min，采用惰性气体进行吹洗精炼，精炼完成后将合金液静置；
(3)将精炼后的合金液降温，浇注成锭，冷却处理后得到铅锡合金；
(4)将铅锡合金制成粉末状，即得到焊剂。
进一步地，所述步骤(1)中，锡-铜中间合金中铜的质量百分比为15％。
进一步地，所述步骤(1)中，锡-铬中间合金中铬的质量百分比为22％。
进一步地，所述步骤(1)中，铅、锡与锡-铜中间合金、锡-铬中间合金以及银、镍、铟、锗、镧、锌和钪混合后，采用超声处理20min，所述超声频率20kHz，超声强度1.3kW/cm2。
进一步地，所述步骤(2)中，所述惰性气体为氩气，所述氩气的压力为0.4MPa，精炼时间为20min，精炼过程中对合金液表面的浮渣进行清除，精炼完成后将合金液静置，静置时间为25min。
进一步地，所述步骤(3)中，将精炼后的合金液降温至400℃后浇注成锭。
一种用于所述焊剂的引燃剂，包括以下重量份的组分：氧化铜粉40份、铜粉4份、硫酸钙20份、铝粉20份、镁粉12份、红磷粉10份、高锰酸钾粉8份。
本实施例实际使用时，焊料混合物采用质量比为75：1的焊剂与引燃剂混合而成。
实施例3
本实施例中，一种焊剂，包括以下重量份的组分：铅190份、锡95份、银6份、镍4份、铜3份、铟0.5份、钪0.015份、锗0.6份、镧0.2-0.8份、铬0.06份、锌2份。
进一步地，所述焊剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铅、投入于熔炼炉，充入氩气至炉内压强0.3MPa，加热至600℃，熔炼；然后按比例加入锡-铜中间合金、锡-铬中间合金以及锡、银、镍、铟、锗、镧、锌和钪混合；
(2)各组分全部熔化后，将合金液调至730℃，加入精炼剂进行精炼，搅拌12min，采用惰性气体进行吹洗精炼，精炼完成后将合金液静置；
(3)将精炼后的合金液降温，浇注成锭，冷却处理后得到铅锡合金；
(4)将铅锡合金制成粉末状，即得到焊剂。
进一步地，所述步骤(1)中，锡-铜中间合金中铜的质量百分比为12％。
进一步地，所述步骤(1)中，锡-铬中间合金中铬的质量百分比为20％。
进一步地，所述步骤(1)中，锡与锡-铜中间合金、锡-铬中间合金以及银、镍、铟、锗、镧、锌和钪混合后，采用超声处理15min，所述超声频率18kHz，超声强度1.2kW/cm2。
进一步地，所述步骤(2)中，所述惰性气体为氩气，所述氩气的压力为0.35MPa，精炼时间为18min，精炼过程中对合金液表面的浮渣进行清除，精炼完成后将合金液静置，静置时间为22min。
进一步地，所述步骤(3)中，将精炼后的合金液降温至385℃后浇注成锭。
一种用于所述焊剂的引燃剂，包括以下重量份的组分：氧化铜粉30-40份、铜粉2-4份、硫酸钙10-20份、铝粉15-20份、镁粉6-12份、红磷粉6-10份、高锰酸钾粉4-8份。
本实施例实际使用时，焊料混合物采用质量比为75：1的焊剂与引燃剂混合而成。
实施例4
本实施例与实施例3的不同之处在于：
本实施例中，一种焊剂，包括以下重量份的组分：铅190份、锡96份、银6份、镍4份、铜3份、铟0.4份、钪0.018份、锗0.4份、镧0.4份、铬0.06份、锌3份。
进一步地，所述焊剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铅、投入于熔炼炉，充入氩气至炉内压强0.3MPa，加热至600℃，熔炼；然后按比例加入锡-铜中间合金、锡-铬中间合金以及锡、银、镍、铟、锗、镧、锌和钪混合；
(2)各组分全部熔化后，将合金液调至730℃，加入精炼剂进行精炼，搅拌12min，采用惰性气体进行吹洗精炼，精炼完成后将合金液静置；
(3)将精炼后的合金液降温降温至395℃，浇注成锭，冷却处理后得到铅锡合金；
(4)将铅锡合金制成粉末状，即得到焊剂。
一种用于所述焊剂的引燃剂，包括以下重量份的组分：氧化铜粉36份、铜粉2.5份、硫酸钙13份、铝粉15份、镁粉7份、红磷粉8份、高锰酸钾粉5份。
本实施例实际使用时，焊料混合物采用质量比为66：1的焊剂与引燃剂混合而成。
实施例5
本实施例与实施例3的不同之处在于：
本实施例中，一种焊剂，包括以下重量份的组分：铅195、锡98份、银5份、镍3份、铜3份、铟0.3份、钪0.02份、锗0.6份、镧0.4份、铬0.07份、锌2份。
一种用于所述焊剂的引燃剂，包括以下重量份的组分：氧化铜粉32份、铜粉4份、硫酸钙13份、铝粉17份、镁粉7份、红磷粉8份、高锰酸钾粉5份。
本实施例实际使用时，焊料混合物采用质量比为68：1的焊剂与引燃剂混合而成。
本发明实施例1-5的焊剂使用时具有良好的耐腐蚀性和可焊性，焊剂熔点较低，熔点为固相线180-190℃，液相线230-240℃；使用时，引燃剂使焊剂燃烧后形成焊铅锡液，焊铅锡液冷却后包覆两个线缆的导通连接处；提升两个线缆的封装连接效率，焊接性能好。采用SAT-5100可焊性测试仪焊铅锡液冷却后具有优良的抗氧化性以及延展性，其抗拉强度为46-49Mpa，延伸率为34-37％，电阻为0.15-0.17μΩ·m，其表面色泽均匀，未有裂纹、夹杂和油污，焊点不产生桥接、拉尖等缺陷，达到并超过于SJ/T 11391-2009标准。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种焊剂，其特征在于：包括以下重量份的组分：铅180-200份、锡90-100份、银4-8份、镍2-5份、铜2-4份、铟0.1-0.8份、钪0.01-0.02份、锗0.3-0.9份、镧0.2-0.8份、铬0.05-0.1份、锌1-4份；所述焊剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将铅投入于熔炼炉，充入氩气至炉内压强0.25-0.35MPa，加热至550-650℃，熔炼；然后按比例加入锡-铜中间合金、锡-铬中间合金以及锡、银、镍、铟、锗、镧、锌和钪混合；
(2)各组分全部熔化后，将合金液调至720-740℃，加入精炼剂进行精炼，搅拌8-15min，采用惰性气体进行吹洗精炼，精炼完成后将合金液静置；
(3)将精炼后的合金液降温至380-400℃浇注成锭，冷却处理后得到铅锡合金；
(4)将铅锡合金制成焊铅锡粉，即得到焊剂。
2.一种焊剂的制备方法，其特征在于：所述焊剂包括以下重量份的组分：铅180-200份、锡90-100份、银4-8份、镍2-5份、铜2-4份、铟0.1-0.8份、钪0.01-0.02份、锗0.3-0.9份、镧0.2-0.8份、铬0.05-0.1份、锌1-4份；所述焊剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将铅投入于熔炼炉，充入氩气至炉内压强0.25-0.35MPa，加热至550-650℃，熔炼；然后按比例加入锡-铜中间合金、锡-铬中间合金以及锡、银、镍、铟、锗、镧、锌和钪混合；
(2)各组分全部熔化后，将合金液调至720-740℃，加入精炼剂进行精炼，搅拌8-15min，采用惰性气体进行吹洗精炼，精炼完成后将合金液静置；
(3)将精炼后的合金液降温至380-400℃浇注成锭，冷却处理后得到铅锡合金；
(4)将铅锡合金制成焊铅锡粉，即得到焊剂。
3.根据权利要求2所述的焊剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，锡-铜中间合金中铜的质量百分比为10-15％。
4.根据权利要求2所述的焊剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，锡-铬中间合金中铬的质量百分比为18-22％。
5.根据权利要求2所述的焊剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，铅与锡-铜中间合金、锡-铬中间合金以及锡、银、镍、铟、锗、镧、锌和钪混合后，采用超声处理10-20min，所述超声频率16-20kHz，超声强度1.1kW/cm2-1.3kW/cm2。
6.根据权利要求2所述的焊剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述惰性气体为氩气，所述氩气的压力为0.3-0.4MPa，精炼时间为15-20min，精炼过程中对合金液表面的浮渣进行清除，精炼完成后将合金液静置，静置时间为20-25min。
7.根据权利要求2所述的焊剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，将精炼后的合金液降温至385-395℃后浇注成锭。
8.一种用于权利要求1所述焊剂的引燃剂，其特征在于：包括以下重量份的组分：氧化铜粉30-40份、铜粉2-4份、硫酸钙10-20份、铝粉15-20份、镁粉6-12份、红磷粉6-10份、高锰酸钾粉4-8份。
9.一种焊料混合物，其特征在于：包括质量比为65-75：1的焊剂和引燃剂，所述焊剂包括以下重量份的组分：铅180-200份、锡90-100份、银4-8份、镍2-5份、铜2-4份、铟0.1-0.8份、钪0.01-0.02份、锗0.3-0.9份、镧0.2-0.8份、铬0.05-0.1份、锌1-4份；所述引燃剂包括以下重量份的组分：氧化铜粉30-40份、铜粉2-4份、硫酸钙10-20份、铝粉15-20份、镁粉6-12份、红磷粉6-10份、高锰酸钾粉4-8份。
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