CN1836821A - 一种焊接剂及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种焊接剂，其特征在于其基本组成如下：颗粒在20－100目、15－70％被氧化成氧化铜的铜粉：100份，颗粒在80－200目的铝粉：5－60份；氟化钙：0.1－15份；二氧化硅：0.1－8份；偏硅酸盐：0.1－10份；碳：0.1－3份；银粉：0.1－10份。而制造权利要求1焊接剂的方法为依次包括如下步骤：烘干－混合－搅拌－包装即为成品。本发明的优点在于因加入了偏硅酸钙、银粉和碳后，有效地避免了接头内部的蜂窝状现象，使接头的焊接牢度、导电性大幅度提升；而银粉具有增加了熔融状态下铜的流动性，使Al2O3与Cu彻底分离；碳成份能使氧化铜与铝粉的置换反应起到良好的稳定作用，从而使接头中的纯紫铜含量更高、焊接更稳定。而本发明焊接剂的制作方法其工艺不仅简单，而且操作也更方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接金属用的焊接剂及其制造方法。
背景技术
通常，金属焊接都需要外接电源或可燃气体，这样，对于在野外、高山、大海船中操作很不方便。因此，处在这种施工环境中，电气连接工艺传统多采用螺栓、周边加压、卷边等方式来进行连接。但这种连接方式接头老化快，且接头的电阻普遍偏大，当大电流通过时，存在很大的隐患，使用寿命也不长，特别在大型石油化工基地、变电站、电厂的防雷接地网敷设、智能化高层建筑的接地系统中非常容易引发事故。以前也曾有一种放热焊剂，如公开号为CN1069215A、公开日为1993年2月24日、名称为“一种用于铜接导接线的热剂焊的焊剂和引燃剂”的中国专利申请，它利用放热反应作为热源进行焊接，克服了上述缺点，但这种焊剂为了冷却控制放热反应，在配方中加入了纯铜粉，这样就影响了放热反应所产生的金属液的温度，使得金属熔融焊接受到影响，焊件质量得不到保证。
为此专利号为01103540.4的中国发明专利提出了新的结构，其结构的特征在于其基本组成为：(A)氧化率20％-80％、40目-100目的氧化铜：100份，(B)100目-200目的铝粉：10份-50份，(C)二氧化硅：1份-10份，(D)氧化镁或/和氟化钙：4份-22份，以上份数以重量计。这种产品其焊接质量虽有所提高，但却存在着严重的缺陷，因为这种焊剂其配方中还缺少一些必要的成份，其在焊接的过程中，当焊剂发生反应时反应很不稳定，同时，反应时很难将反应中产生的气体驱除干净，并滞留在熔融状态下的铜水中，导致在接头内部出现蜂窝状的气孔，相对增大了接头的电阻，降低了接头强度，使接头的焊接牢度及导电性大大下降，从而使焊接接头的使用寿命大大下降，亦给用户造成不必要的经济损失；且导电性下降，还会在大电流通过时接头出现发热而被烧坏，而防雷接电网恰恰通过的电流是很大的高压电流，因此，存在很大的隐患。这样不仅给用户蒙受经济损失，而且还会在使用过程中出现严重的意外事故，如漏电、损坏电器和火灾等，严重的还会危及到人的生命安全；其次是，上述的配方在焊接过程中，其所生成的三氧化二铝等药渣与焊接接头分离不彻底，使大量的药渣与铜混合而积留在焊接的接头中，同时还原的铜含量低，从而直接影响了接头的电阻率，使接头的电阻增大，同时接头的抗拉强度下降、表面的光洁度粗糙，众所周知，三氧化二铝是非导电物质，且与铜的混合达不到分子状结构的结合牢度，这样很明显使接头的使用寿命进一步下降，且电阻增大同样会使接头发热而缩短接头的使用寿命和发生意外事故，导致用户使用不安全和带来不必要的经济损失。而且上述焊接剂的制作方法也较复杂，所以上述的配方及其制造方法均有待于改进。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种具有焊接牢固、导电性好、抗拉强度高、表面光洁度好、耐腐蚀且使用安全的焊接接头的焊接剂。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供的一种上述焊接剂的制造方法，该方法不仅工艺简单、制作容易而且操作方便。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：该焊接剂其特征在于其基本组成如下：
颗粒在20-100目、15-70％被氧化成氧化铜的铜粉：100份
颗粒在80-200目的铝粉：5-60份；
氟化钙：0.1-15份；
二氧化硅：0.1-8份；
偏硅酸盐：0.1-10份：
碳：0.1-3份：
银粉：0.1-10份。
作为改进，所述的碳可为石墨粉。
作为进一改进，所述的偏硅酸盐可选择为偏硅酸钙。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：制造权利要求1焊接剂的方法，其特征在于按权利要求1的配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在40-150℃的温度中充分烘干，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
与现有技术相比，本发明的优点在于首先是，本焊接剂在配方中加入了必要的偏硅酸钙、银粉和碳成份，因加入了偏硅酸钙后，其与二氧化硅和氟化钙一起能共同促使氧化铜与铝粉在熔融状态下发生的置换反应更稳定，加强了在反应中药渣向上浮动的流动性，使反应中产生的气体能迅速从混合物中跑出，并将反应中所生成的三氧化二铝、二氧化硅和氟化钙等分散状药渣凝积于一块，彻底与铜分离，避免再次与铜混合，并且偏硅酸钙还能有效地降低焊接熔点和减小反应中气体的产生，从而有效地避免焊接时在接头内部出现的蜂窝状现象，实现焊接过程中接头内部的熔合更彻底，并增加了铜表面的光亮度与光润度，使接头的牢度、导电性大幅度提高，而焊接接头的使用寿命亦大大增加，又因本产品的焊接剂往往用于大电流电路的焊接接头中，所以大电流能否顺利通过，取决于焊接接头的电阻大小，而本发明正解决了焊接接头中电阻大难的缺点，即有效地降低了电阻率，使接头发热而被烧坏的现象大大减小，这样不仅使使用者的经济免受损失，而且还有效地降低了发生不必要的意外事故，使使用更安全、更放心。其次是，本配方还加入了银粉，由于该银粉在接头焊接过程中能有效地促进熔融状态下铜的流动性，促进氧化而成的三氧化二铝残渣快速上浮而除去，同时使纯紫铜迅速下沉而熔积在接头中，迫使三氧化二铝与纯紫铜彻底分离，从而积留在接头中的铜含量大幅度提高且能完整地熔凝在接头中，由此使接头电阻与抗拉强度增加，而加入的银本身其导电性更好于铜，这样因银的加入和含铜量的提高，将进一步提高了接头的导电率，而且导电率的提高同样能有效地避免接头发热而缩短接头的使用寿命和发生不必要的意外事故；再次是，本配方中还加入了石墨粉(即碳)，由于该元素的稳定性，能给氧化铜与铝粉的置换反应起到良好的稳定性，而且石墨粉(即碳)还具有很好的还原性，能使铝粉有效地被氧化而生成三氧化二铝，同时氧化铜被更好地还原成纯紫铜，从而使接头中的纯紫铜含量进一步提高，且石墨本身是一种很好的导电体，这样将促使接头的导电性和牢固性更好、更稳定。而本发明焊接剂的制作方法其工艺不仅简单，而且操作也更方便。所以本发明的配方与制造方法是一种很有创造性和实用性发明，值得推广应用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一，其基本组成如下：
15％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：5克，颗粒在80目；
氟化钙：0.1克；
二氧化硅：0.1克；
偏硅酸钙：1克：
石墨粉：0.1克：
银粉：1克。
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在40℃的温度中烘30分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
实施例二，其基本组成如下：
25％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：15克，颗粒在100目；
氟化钙：1克；
二氧化硅：1克；
偏硅酸钙：3克：
石墨粉：0.5克；
银粉：1克；
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在40℃的温度中烘30分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
实施例三，其基本组成如下：
40％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：30克，颗粒在120目；
氟化钙：3克；
二氧化硅：4克；
偏硅酸钙：3克：
石墨粉：1克：
银粉：3克。
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在40℃的温度中烘30分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
实施例四，其基本组成如下：
50％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：60克，颗粒在180目；
氟化钙：10克；
二氧化硅：6克；
偏硅酸钙：0.1-10克：
石墨粉：2克：
银粉：8克。
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在40℃的温度中烘30分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
实施例五，其基本组成如下：
70％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：60克，颗粒在200目；
氟化钙：15克；
二氧化硅：8克；
偏硅酸钙：10克：
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在40℃的温度中烘30分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
实施例六，其基本组成如下：
15％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：5克，颗粒在80目；
氟化钙：0.1克；
二氧化硅：0.1克；
偏硅酸钙：2克：
石墨粉：0.1克：
银粉：1克。
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在80℃的温度中烘100分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
实施例七，其基本组成如下：
25％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：15克，颗粒在100目；
氟化钙：1克；
二氧化硅：1克；
偏硅酸钙：3克：
石墨粉：0.5克；
银粉：1克；
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在80℃的温度中烘100分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
实施例八，其基本组成如下：
40％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：30克，颗粒在120目；
氟化钙：4克；
二氧化硅：4克；
偏硅酸钙：3克：
石墨粉：1.5克：
银粉：3克。
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在80℃的温度中烘100分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
实施例九，其基本组成如下：
50％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：60克，颗粒在180目；
氟化钙：10克；
二氧化硅：7克；
偏硅酸钙：6克：
石墨粉：2克：
银粉：8克。
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在80℃的温度中烘100分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
实施例十，其基本组成如下：
70％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：60克，颗粒在200目；
氟化钙：15克；
二氧化硅：8克；
偏硅酸钙：10克：
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在80℃的温度中烘100分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
实施例十一，其基本组成如下：
15％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：5克，颗粒在80目；
氟化钙：0.1克；一月
二氧化硅：0.1克；
偏硅酸钙：2克：
石墨粉：0.3克：
银粉：1克。
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在150℃的温度中烘180分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
实施例十二，其基本组成如下：
30％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：15克，颗粒在100目；
氟化钙：2克；
二氧化硅：2克；
偏硅酸钙：3克：
石墨粉：0.8克；
银粉：1.5克；
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在150℃的温度中烘180分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
实施例十三，本实施例焊接剂的基本组成如下：
其基本组成如下：
40％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：30克，颗粒在120目；
氟化钙：3克；
二氧化硅：4克；
偏硅酸钙：3克：
石墨粉：2克：
银粉：3克。
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在150℃的温度中烘180分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
实施例十四，其特征在于其基本组成如下：
50％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：60克，颗粒在180目；
氟化钙：10克；
二氧化硅：6克；
偏硅酸钙：0.1-10克：
石墨粉：2克：
银粉：8克。
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在150℃的温度中烘180分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
实施例十五，其特征在于其基本组成如下：
70％被氧化成氧化铜的铜粉，颗粒在20-100目：100克
铝粉：60克，颗粒在200目；
氟化钙：15克；
二氧化硅：8克；
偏硅酸钙：10克：
制作该焊接剂的方法为，按该配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在150℃的温度中烘180分钟，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
本发明其接头的焊接过程如下：
将要连接的焊接件放置在特制的熔穴内，然后关上模具，把特制隔离垫放在坩埚的底部，首先倒入焊接剂，然后倒入引火粉，再点燃引火粉，使氧化铜中的铜在高温下被还原成熔浆状，该熔浆的高温下将隔离垫熔化而流入熔穴内，并部分熔解焊接件，待冷却后即形成一个完整的熔焊接点。
Claims (4)
1、一种焊接剂，其特征在于其基本组成如下：
颗粒在20-100目、15-70％被氧化成氧化铜的铜粉：100份
颗粒在80-200目的铝粉：5-60份；
氟化钙：0.1-15份；
二氧化硅：0.1-8份；
偏硅酸盐：0.1-10份：
碳：0.1-3份：
银粉：0.1-10份。
2、根据权利要求1所述的焊接剂，其特征在于所述的碳为石墨粉。
3、根据权利要求1或2所述的焊接剂，其特征在于所述的偏硅酸盐为偏硅酸钙。
4、一种制造权利要求1焊接剂的方法，其特征在于按权利要求1的配方依次包括如下步骤：将氧化铜、氟化钙、二氧化硅、偏硅酸盐和碳分别在40-150℃的温度中充分烘干，然后将氧化铜、铝粉、氟化钙、偏硅酸盐、碳和银粉混合在一起，并搅拌至均匀，再经包装即为成品，所述铝和银粉在混合时均为干燥状态。
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