CN112247400A - 一种水性环保钎剂用无机粘结体系及其应用 - Google Patents

一种水性环保钎剂用无机粘结体系及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性环保钎剂用无机粘结体系，以质量百分比计，包括以下组分：Na2O 15％～20％，SiO248％～65％，组分A 0.1％～1％，Fe2O30～0.1％，水分12％～36％；所述组分A包括CaO和MgO，且CaO和MgO的质量比为1:0.5～2。本发明还公开了所述的水性环保钎剂用无机粘结体系在制备药皮钎料中的应用。本发明还公开了一种钎料用药皮组合物，包括钎剂和所述的水性环保钎剂用无机粘结体系。本发明还公开了一种药皮钎料，包括作为内芯的钎料和包覆所述钎料的药皮，将所述的钎料用药皮组合物喷涂至所述钎料表面并烘干即得所述药皮钎料。

Description

一种水性环保钎剂用无机粘结体系及其应用
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种水性环保钎剂用无机粘结体系及其应用。
背景技术
药皮钎料包括作为内芯的钎料和包覆在钎料表面的药皮。药皮中通常含有钎剂和粘结剂体系。
公开号为CN 106271226 A的专利说明书公开了一种钎剂用粘结体系，钎料用涂料组合物及药皮钎料，属于药皮钎料领域。该钎剂用粘结体系包括主剂和固化剂；主剂由以下重量份的组分组成：环氧树脂18～23份，聚硫橡胶15～20份，邻苯二甲酸二丁酯7～14份，稀释剂3～8份，所述稀释剂为丙酮；固化剂由以下质量百分比的组分组成：二乙烯三胺70％～80％，邻苯二甲酸酐20％～30％。上述专利技术提供的钎料用粘结体系，由环氧树脂、聚硫橡胶等组分组成，加入钎剂后混合均匀即可用于钎料表面制备药皮。
公开号为CN 108326475 A的专利说明书公开了一种药皮银钎料环的制备方法，其制备过程中喷涂所用的药皮溶液通过按质量百分比配制的单质硼微粉1～5％、硼氢化钠5～10％、氟硼酸钾15～30％、硼酐25～40％、氟化钠10～30％、氟氢化钾2～5％、硫酸铜1～5％、聚苯乙烯0.1～2％以及邻苯二甲酸二丁酯0.2～2％混合后加入45％的乙酸乙酯并搅拌均匀得到。
公开号为CN 109483082 A的专利说明书公开了一种药皮焊环及其制备方法，药皮焊环包括钎料和钎剂，钎料呈环状，钎剂通过粘结剂粘结在钎料表面形成一层均匀的药皮。所述粘结剂为聚氨酯和稀释剂的混合物，稀释剂为乙酸丁酯、丙酮、碳酸二甲酯中的一种或多种，其中聚氨酯占粘结剂总质量的80～90％，稀释剂占粘结剂总质量的10～20％。
以上专利技术的钎剂用粘结体系普遍存在的缺陷是均使用了大量的有机溶剂进行药皮溶液的配置。一方面有机溶剂气味大，挥发性强，对作业人员的皮肤、呼吸道黏膜、眼结膜等具有一定的刺激作用，接触高浓度甚至可以导致中毒性脑病，通常表现有头晕、头痛、不同程度的意识障碍乃至昏迷，这属于有机溶剂共有的毒性作用；另一方面在药皮溶液喷涂时有机溶剂大量蒸发，对环境造成不良影响。
此外，有机粘结体系在实际焊接使用中往往会由于有机物燃烧而产生明火，这对于生产过程的安全是巨大隐患。焊接过程无明火产生是现阶段追求的方向。
因此，需要开发一种粘结力强且环保的全新的钎剂用无机粘结体系。
发明内容
针对本领域存在的不足之处以及现有钎剂用有机粘结体系使用有机物易挥发、对人体有毒且易产生明火以及粘结力不强等问题，本发明提供了一种水性环保钎剂用无机粘结体系，具有强粘结力，且不含任何有机试剂，焊接时无明火产生。
一种水性环保钎剂用无机粘结体系，以质量百分比计，包括以下组分：
Figure BDA0002721971890000021
所述组分A包括CaO和MgO，且CaO和MgO的质量比为1:0.5～2。
将上述各组分按配比混合均匀即得所述水性环保钎剂用无机粘结体系。
作为优选，上述各组分质量之和为100％。
本发明的水性环保钎剂用无机粘结体系粘结力强，适用范围广，环保性能好，只需用水即可溶解，无任何有机试剂，可与现有各种钎剂复配形成药皮。
本发明的水性环保钎剂用无机粘结体系中，含有上述特定质量比的CaO和MgO的组分A具有辅助增强粘结体系粘结力的作用。试验发现，通过优化组分A中的CaO、MgO质量比可进一步增强所得水性环保钎剂用无机粘结体系的粘结性能。作为优选，所述CaO和MgO的质量比为1:1。
本发明的水性环保钎剂用无机粘结体系中，Fe2O3作为影响粘结性能的杂质，需要严格控制加入量(不大于水性环保钎剂用无机粘结体系总质量的0.1％)，否则会明显降低水性环保钎剂用无机粘结体系的粘结性能。作为优选，所述水性环保钎剂用无机粘结体系中不含Fe2O3。
试验发现，本发明的水性环保钎剂用无机粘结体系中，所述SiO2与Na2O的摩尔比优化可进一步提高所得水性环保钎剂用无机粘结体系的粘结性能。作为优选，所述SiO2与Na2O的摩尔比为3～3.4。
本发明还提供了所述的水性环保钎剂用无机粘结体系在制备药皮钎料中的应用。所述的水性环保钎剂用无机粘结体系与钎料、钎剂均具有优异的结合力。
本发明还提供了一种钎料用药皮组合物，包括钎剂和所述的水性环保钎剂用无机粘结体系。
所述的钎料用药皮组合物可用于制备包覆钎料的药皮。
所述的钎剂不作特定限制，可以是现有任意钎剂。
所述钎料用药皮组合物中，如果水性环保钎剂用无机粘结体系用量太少，可能会导致粘结力不强；如果水性环保钎剂用无机粘结体系用量太多，钎剂的占比就会偏低，进而影响焊接性能。作为优选，所述钎剂和所述钎剂用无机粘结体系的质量比为1:1～3。
本发明还提供了一种药皮钎料，包括作为内芯的钎料和包覆所述钎料的药皮，将所述的钎料用药皮组合物喷涂至所述钎料表面并烘干即得所述药皮钎料。
采用所述的钎料用药皮组合物喷涂、烘干后制备得到的药皮外表面光滑，无粗糙感，无掉粉、剥落等现象，且与钎料表面的结合力好，可起到良好的防脱落效果。
作为优选，所述烘干温度为120～140℃。
由于本发明的水性环保钎剂用无机粘结体系具有极强的粘结性，所以与现有粘结体系相比，本发明制备得到的药皮钎料中药皮厚度、药皮占钎料的质量百分比可以得到明显地提升，所述药皮厚度、药皮占钎料的质量百分比的取值范围更大。
所述药皮厚度为0.1～0.5mm。
所述药皮占所述钎料的质量百分比为5％～20％。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：
1、本发明的水性环保钎剂用无机粘结体系粘结力强，适用范围广，可与现有各种钎剂复配形成药皮，与钎料、钎剂均具有优异的结合力。
2、本发明的钎料用药皮组合物喷涂、烘干后制备得到的药皮外表面光滑，无粗糙感，无掉粉、剥落等现象，且与钎料表面的结合力好，可起到良好的防脱落效果。
3、本发明的药皮钎料在制备时的烘干过程中可挥发掉所述钎料用药皮组合物中的水分，所得药皮钎料的药皮几乎不含水且在钎焊温度下无明火产生，对钎焊过程无影响。
4、本发明的水性环保钎剂用无机粘结体系具有极强的粘结性，所以与现有粘结体系相比，本发明制备得到的药皮钎料中药皮厚度、药皮占钎料的质量百分比可以得到明显地提升，所述药皮厚度、药皮占钎料的质量百分比的取值范围更大，药皮占钎料的质量百分比最高可达20％。
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。
实施例1
以总质量为100％计，水性环保钎剂用无机粘结体系包括以下组分：
Figure BDA0002721971890000041
组分A包括CaO和MgO，所述CaO和MgO的质量比为1:1。
将以上各组分按上述比例混合均匀即得所述水性环保钎剂用无机粘结体系。
将FB101钎剂(JB/T 6045-2017)与上述水性环保钎剂用无机粘结体系按质量比1:2混合均匀即得钎料用药皮组合物。
将上述钎料用药皮组合物喷涂至钎料表面并在120～140℃烘干即得药皮钎料。所得药皮钎料的药皮厚度平均为0.25mm，药皮占钎料的质量百分比为8％～12％。
对比例1
以总质量为100％计，水性环保钎剂用无机粘结体系包括以下组分：
Figure BDA0002721971890000051
组分A包括CaO和MgO，所述CaO和MgO的质量比为1:1。
将以上各组分按上述比例混合均匀即得所述水性环保钎剂用无机粘结体系。
将FB101钎剂(JB/T 6045-2017)与上述水性环保钎剂用无机粘结体系按质量比1:2混合均匀即得钎料用药皮组合物。
将上述钎料用药皮组合物喷涂至钎料表面并在120～140℃烘干即得药皮钎料。所得药皮钎料的药皮厚度平均为0.15mm，药皮占钎料的质量百分比为6％～10％。
实施例2
以总质量为100％计，水性环保钎剂用无机粘结体系包括以下组分：
Figure BDA0002721971890000052
组分A包括CaO和MgO，所述CaO和MgO的质量比为1:1。
将以上各组分按上述比例混合均匀即得所述水性环保钎剂用无机粘结体系。
将FB101钎剂(JB/T 6045-2017)与上述水性环保钎剂用无机粘结体系按质量比1:2混合均匀即得钎料用药皮组合物。
将上述钎料用药皮组合物喷涂至钎料表面并在120～140℃烘干即得药皮钎料。所得药皮钎料的药皮厚度平均为0.35mm，药皮占钎料的质量百分比为12％～15％。
对比例2
对比例2为市售常规药皮钎料(郑州机械所，BAg25CuZn药皮焊环)。
对比例3
以总质量为100％计，水性环保钎剂用无机粘结体系包括以下组分：
Figure BDA0002721971890000061
将以上各组分按上述比例混合均匀即得所述水性环保钎剂用无机粘结体系。
将FB101钎剂(JB/T 6045-2017)与上述水性环保钎剂用无机粘结体系按质量比1:2混合均匀即得钎料用药皮组合物。
将上述钎料用药皮组合物喷涂至钎料表面并在120～140℃烘干即得药皮钎料。所得药皮钎料的药皮厚度平均为0.25mm，药皮占钎料的质量百分比为8％～12％。
实施例3
以总质量为100％计，水性环保钎剂用无机粘结体系包括以下组分：
Figure BDA0002721971890000062
组分A包括CaO和MgO，所述CaO和MgO的质量比为1:2。
将以上各组分按上述比例混合均匀即得所述水性环保钎剂用无机粘结体系。
将FB101钎剂(JB/T 6045-2017)与上述水性环保钎剂用无机粘结体系按质量比1:2混合均匀即得钎料用药皮组合物。
将上述钎料用药皮组合物喷涂至钎料表面并在120～140℃烘干即得药皮钎料。所得药皮钎料的药皮厚度平均为0.25mm，药皮占钎料的质量百分比为8％～12％。
测试例
将实施例1～3制备得到的药皮钎料和对比例1～3的药皮钎料进行性能测试，结果如表1所示。
外皮剥落测试：将药皮钎料在1米高掉落3次，对掉落前后的重量进行称重，计算得到外皮剥落率。
外皮剥落率＝(掉落前重量-掉落后重量)/掉落前重量。
表1
项目 实施例1 对比例1 实施例2 对比例2 对比例3 实施例3
外皮剥落率 5％ 5.6％ 5.3％ 8％ 5.9％ 5.2％
外皮厚度(mm) 0.22～0.26 0.13～0.20 0.30～0.37 0.25～0.3 0.22～0.26 0.22～0.26
由表1的试验结果可知，使用本发明的水性环保钎剂用无机粘结体系得到的药皮钎料的药皮厚度可调，抗摔打剥落能力性能优于对比例，具有良好的防脱落性能，可促进钎焊过程顺利进行，提高钎焊质量。具体地，实施例1、对比例1说明杂质Fe2O3过多会导致外皮剥落率增加；实施例1、2说明优化SiO2与Na2O的摩尔比可进一步降低外皮剥落率；实施例1、对比例3说明在本发明的水性环保钎剂用无机粘结体系中，组分A对于粘结性能具有重要影响，与Na2O、SiO2等组分具有协同作用；实施例1、3说明优化组分A中CaO和MgO的质量比可进一步降低外皮剥落率。
此外，与对比例2相比，实施例1～3的药皮钎料外观明显更为光滑，表面强度高，不易掉粉。
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 (10)

1.一种水性环保钎剂用无机粘结体系，其特征在于，以质量百分比计，包括以下组分：
Figure FDA0002721971880000011
所述组分A包括CaO和MgO，且CaO和MgO的质量比为1:0.5～2。
2.根据权利要求1所述的水性环保钎剂用无机粘结体系，其特征在于，所述组分A中，CaO和MgO的质量比为1:1；
所述水性环保钎剂用无机粘结体系中不含Fe2O3。
3.根据权利要求1所述的水性环保钎剂用无机粘结体系，其特征在于，所述SiO2与Na2O的摩尔比为3～3.4。
4.根据权利要求1～3任一权利要求所述的水性环保钎剂用无机粘结体系在制备药皮钎料中的应用。
5.一种钎料用药皮组合物，其特征在于，包括钎剂和权利要求1～3任一权利要求所述的水性环保钎剂用无机粘结体系。
6.根据权利要求5所述的钎料用药皮组合物，其特征在于，所述钎剂和所述水性环保钎剂用无机粘结体系的质量比为1:1～3。
7.一种药皮钎料，包括作为内芯的钎料和包覆所述钎料的药皮，其特征在于，将权利要求5或6所述的钎料用药皮组合物喷涂至所述钎料表面并烘干即得所述药皮钎料。
8.根据权利要求7所述的药皮钎料，其特征在于，所述烘干温度为120～140℃。
9.根据权利要求7所述的药皮钎料，其特征在于，所述药皮厚度为0.1～0.5mm。
10.根据权利要求7所述的药皮钎料，其特征在于，所述药皮占所述钎料的质量百分比为5％～20％。
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