CN111151924A - 一种低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液及其在火焰钎焊、高频焊或炉中钎焊中的应用。按重量百分比计，所述助焊剂溶液包括以下组分：硼酸三乙酯30％～50％，乙醇25％～50％，水分12％～16％，硼酸0％～6％，四硼酸钠0％～3％，四硼酸钾0％～3％，氟化钾0％～2％，氯化钾0％～2％，氟化铯0％～1％。本发明还公开了所述助焊剂溶液的制备方法：将硼酸三乙酯和乙醇配制成硼酸三乙酯乙醇溶液，将硼酸三乙酯乙醇溶液加水后，再选择性加入作为活性元素的硼酸、四硼酸钠、四硼酸钾、氟化钾、氯化钾、氟化铯溶解即得。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液及其制备方法和应用。
背景技术
焊接是工业品加工中的重要工艺过程之一，助焊剂是焊接时使用的辅料，在焊接工艺中能帮助和促进焊接。助焊剂的主要作用是清除焊料和被焊母材表面的氧化物，使金属表面达到必要的清洁度，防止焊接时表面的再次氧化，降低焊料表面张力，提高焊接性能。
传统的免酸洗助焊剂通常为硼酸三甲酯、甲醇为溶剂。
例如，公开号为CN 101380705A的专利说明书公开了一种高活性免清洗助焊剂，按质量百分数配比是：45.0％～80.0％的硼酸三甲酯，0.01％～10.0％的丙酮，0.001％～1.0％的氟化铯或氟化铷，0.001％～2.5％的乙醚，余量为甲醇。该专利技术使用了有毒物质丙酮，且没有水组分，活性物质仅为氟化铯或氟化铷，且溶剂对活性物质的溶解度较低。
又如，公开号为CN 105252171A的专利说明书公开了一种助焊剂，按重量百分比计包括以下组分：硼酸三甲酯25％～30％、甲醇25％～30％、氯化锂12％～24％、水8％～16％、硼酸8％～12％、四硼酸钠0.5％～3％、氟化铯1％～5％和氟硼酸锌1％～5％。该专利技术中氯化锂、氟化铯等活性组分加入量极大，而溶剂对于活性组分的溶解度较低，所以所得助焊剂是具有较高含固量的悬浊液，实际使用时需要持续搅拌等操作，导致其应用范围非常窄，只能应用于高频感应钎焊工艺。
再如，公开号为CN 108890172A的专利说明书公开了一种不含卤素的免酸洗助熔剂，包含以下重量份的成分，硼酸三甲酯50～60份，甲醇30～40份，水10～20份，四硼酸钠1～5份，硼酸1～3份。
上述专利技术方案存在的问题有：因硼酸三甲酯、甲醇溶剂的沸点低，饱和蒸气压高且甲醇毒性较高，溶剂容易挥发吸入口鼻，使用过程中如果有接触，甲醇可接触皮肤进入，对环境、身体健康不利。且硼酸三甲酯、甲醇溶剂闪点低，属于甲类液体，危险性强。
因此研发一种低挥发性、低毒性的免酸洗助焊剂十分必要。
发明内容
针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，澄清透明，使用时无需搅拌等多余操作，更为简便，应用范围更广。
本发明采用硼酸三乙酯-乙醇溶剂体系，溶剂沸点高、饱和蒸气压低，毒性低，闪点高于硼酸三甲酯-甲醇溶剂体系，属于乙类液体(硼酸三甲酯-甲醇体系属于甲类易燃液体)，且硼酸三乙酯-乙醇溶剂体系对活性物质的溶解度更高，所得助焊剂溶液工艺性能更加。
一种低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，按重量百分比计，包括以下组分：
一般情况下，免酸洗助焊剂由于局限于活性物质在溶剂中的溶解性，其活性难以达到粉状、膏状钎剂的活性，通过硼酸三乙酯-乙醇体系的更换，不仅更为环保清洁，且氟化钾、氯化钾、氟化铯等活性物质的溶解性比硼酸三甲酯-甲醇体系也更强，可以在较高活性物质浓度下仍保持助焊剂为澄清的溶液状态，在显著提高所得助焊剂活性的同时极大地拓宽了所得助焊剂的应用范围。
同时，因为硼酸三乙酯-乙醇体系强大的溶解性能，在体系中通过氟化铯的添加，可使得活性更强，在碱金属中，Cs的原子半径比钾、钠更大，在熔融状态下更容易电离出卤素离子，使得本体系的免酸洗助焊剂活性更高。
作为优选，所述硼酸的重量百分比为5％～6％。
作为优选，所述四硼酸钠的重量百分比为1％～3％。
作为优选，所述氟化钾的重量百分比为0.2％～2％。
作为优选，所述氯化钾的重量百分比为0.2％～2％。
作为优选，所述氟化铯的重量百分比为0.1％～1％。
在一优选例中，所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，按重量百分比计，包括以下组分：
本发明还提供了所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液的制备方法，将硼酸三乙酯和乙醇配制成硼酸三乙酯乙醇溶液，将硼酸三乙酯乙醇溶液加水后，再选择性加入作为活性元素的硼酸、四硼酸钠、四硼酸钾、氟化钾、氯化钾、氟化铯溶解即得所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液。
本发明助焊剂溶液的活性物质可以在溶剂中全部溶解，钎剂为澄清透明液体，所以使用时钎剂混合均匀无需搅拌，更为便捷，活性更高，应用范围更广。本发明还提供了所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液在火焰钎焊、高频焊或炉中钎焊中的应用。所述火焰钎焊可以是异种金属，如紫铜和黄铜、紫铜和铁等，也可以是同种金属，如黄铜和黄铜等。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：本发明的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，澄清透明，使用时无需搅拌等多余操作，更为简便，应用范围更广。本发明采用硼酸三乙酯-乙醇溶剂体系，溶剂沸点高、饱和蒸气压低，毒性低，闪点高于硼酸三甲酯-甲醇溶剂体系，属于乙类液体(硼酸三甲酯-甲醇体系属于甲类易燃液体)，且硼酸三乙酯-乙醇溶剂体系对活性物质的溶解度更高，所得助焊剂溶液工艺性能更加。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
本发明各实施例和对比例的助焊剂溶液原料按重量百分比计，组成如表1所示。其中，对比例1～3由于硼酸三甲酯-甲醇溶剂体系的溶解度限制，为了维持所得助焊剂为溶液状态，导致氟化钾、氯化钾、氟化铯等活性组分的溶解度较低。采用硼酸三甲酯-甲醇溶剂体系时，当助焊剂中氟化钾、氯化钾、氟化铯的质量分数总和超过0.8％时即呈现浑浊现象。而实施例1～3中，氟化钾、氯化钾、氟化铯的质量分数总和为1％，所得助焊剂仍为澄清的溶液状态。
表1
本发明各实施例和对比例的助焊剂溶液制备方法类似，具体步骤为：
(1)将硼酸三乙酯和乙醇配制成硼酸三乙酯乙醇溶液，或者将硼酸三甲酯和甲醇配制成硼酸三甲酯甲醇溶液；
(2)向硼酸三乙酯乙醇溶液加水，或者向硼酸三甲酯甲醇溶液加水；
(3)向步骤(2)所得混合液选择性加入作为活性元素的硼酸、四硼酸钠、四硼酸钾、氟化钾、氯化钾、氟化铯溶解即得助焊剂溶液。
本发明各实施例和对比例的钎焊测试过程中，除助焊剂溶液种类不同外，其余条件(如助焊剂用量、钎料用量等)均相同。
实施例1
低挥发性免酸洗助焊剂溶液，按质量配比硼酸三乙酯30％、乙醇47％、水14％、硼酸6％、四硼酸钠2％、氟化钾0.5％、氯化钾0.5％。按照GB/T11363-2008《钎焊接头强度实验方法》，分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市收B-Cu93P钎料为试验钎料，与不使用助焊剂溶液相比，使用本实施例的低挥发性免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效面积分别提高15％、16.5％。
实施例2
低挥发性免酸洗助焊剂溶液，按质量配比硼酸三乙酯45％、乙醇32％、水14％、硼酸6％、四硼酸钠1％、四硼酸钾1％、氟化钾0.8％、氟化铯0.2％。按照GB/T11363-2008《钎焊接头强度实验方法》，分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市收B-Cu93P钎料为试验钎料，与不使用助焊剂溶液相比，使用本实施例的低挥发性免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效面积分别提高17.5％、18％。
实施例3
低挥发性免酸洗助焊剂溶液，按质量配比硼酸三乙酯50％、乙醇27％、水14％、硼酸6％、四硼酸钠1％、四硼酸钾1％、氟化钾0.8％、氯化钾0.1％、氟化铯0.1％。按照GB/T11363-2008《钎焊接头强度实验方法》，分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市收B-Cu93P钎料为试验钎料，与不使用助焊剂溶液相比，使用本实施例的低挥发性免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效面积分别提高17.5％、18.5％。
对比例1
免酸洗助焊剂溶液，按质量配比硼酸三甲酯30％、甲醇47％、水14.2％、硼酸6％、四硼酸钠2％、氟化钾0.5％、氯化钾0.3％。按照GB/T11363-2008《钎焊接头强度实验方法》，分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市收B-Cu93P钎料为试验钎料，与不使用助焊剂溶液相比，使用本对比例的免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效面积分别提高13％、14％。
对比例2
免酸洗助焊剂溶液，按质量配比硼酸三甲酯45％、甲醇32％、水14.2％、硼酸6％、四硼酸钠1％、四硼酸钾1％、氯化钾0.8％。按照GB/T11363-2008《钎焊接头强度实验方法》，分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市收B-Cu93P钎料为试验钎料，与不使用助焊剂溶液相比，使用本对比例的免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效面积分别提高12.5％、13.5％。
对比例3
免酸洗助焊剂溶液，按质量配比硼酸三甲酯50％、甲醇27％、水14.2％、硼酸6％、四硼酸钠1％、四硼酸钾1％、氯化钾0.8％。按照GB/T11363-2008《钎焊接头强度实验方法》，分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市收B-Cu93P钎料为试验钎料，与不使用助焊剂溶液相比，使用本对比例的免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效面积分别提高12％、13.5％。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (9)
1.一种低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，其特征在于，所述硼酸的重量百分比为5％～6％。
3.根据权利要求1所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，其特征在于，所述四硼酸钠的重量百分比为1％～3％。
4.根据权利要求1所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，其特征在于，所述氟化钾的重量百分比为0.2％～2％。
5.根据权利要求1所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，其特征在于，所述氯化钾的重量百分比为0.2％～2％。
6.根据权利要求1所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，其特征在于，所述氟化铯的重量百分比为0.1％～1％。
7.根据权利要求1～6任一权利要求所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：
8.根据权利要求1～7任一权利要求所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液的制备方法，其特征在于，将硼酸三乙酯和乙醇配制成硼酸三乙酯乙醇溶液，将硼酸三乙酯乙醇溶液加水后，再选择性加入作为活性元素的硼酸、四硼酸钠、四硼酸钾、氟化钾、氯化钾、氟化铯溶解即得所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液。
9.根据权利要求1～7任一权利要求所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液在火焰钎焊、高频焊或炉中钎焊中的应用。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| US5618470A (en) * | 1995-01-23 | 1997-04-08 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Electrically conductive paste |
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-
2020
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 蔡晓红等: "表面活性剂和洗涤剂", 《精细石油化工文摘》 * |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112658428A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-16 | 西安飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种铜导管火焰钎焊保护涂料及保护方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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Denomination of invention: A low volatile and environmentally friendly acid free soldering flux solution and its preparation method and application Effective date of registration: 20231111 Granted publication date: 20210511 Pledgee: Shengzhou Sub-branch of Postal Savings Bank of China Co.,Ltd. Pledgor: ZHEJIANG XINRUI WELDING SCIENCE AND TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023330002609 |
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