专利名称：：一种熔态无铅焊料防氧化还原剂及其制备方法
技术领域：
：—种熔态无铅焊料防氧化还原剂，是应用于熔融的无铅焊接锡炉表面，能减少焊料在高温下氧化，并能把已氧化的锡进行还原的组合物，属无铅化电子产品组装焊接
技术领域：
。
背景技术：
：电子产品组装焊接过程中，由于焊锡炉在连续高温加热状态下，熔融的无铅焊料表面会不断产生氧化锡渣，漂浮在锡液表面，尤其是波峰焊锡炉在机械作用下，氧化加速，大量的锡渣落入到锡炉槽内，同时会有少量的锡渣又呈绦状带回到锡波峰上，不仅影响了产品的焊接质量，而且浪费了大量贵重金属锡，增加了生产成本。实验研究表明，焊接中采用氮气保护工艺可以大大减少锡渣形成，有助于提高无铅焊接的润湿性，降低焊接缺陷。但是氮气保护要增加设备投资，在波峰焊接区域要求氮气中氧的含量要小于50ppm，生产过程中又要不断地消耗氮气，这又增加了生产成本，况且采用氮气保护工艺在焊接质量方面带来的不光是优点，最主要的缺点是焊接后，线路板表面锡珠增多，由此造成的短路现象较为突出。为了防止熔态无铅焊料表面氧化，节约贵重金属，保证无铅焊接质量降低生产成本，在熔融焊料表面加入防氧化还原物质是最简便易行的方法。防氧化还原剂产品一般有液态，固态或结晶粉末状，现有产品经试用都是行之有效的。但仍然存在着一些不足之处。1.还原率低，大都在80%以下。2.连续使用时间短。3.使用中烟大，有剌激性气味。4.焊接后线路板上有明显残留物，如不清洗，会使绝缘电阻下降，经分析残留物主要是烷基酚醚类表面活性剂和卤素等。
发明内容本发明所要解决的技术问题就是为了克服上述不足之处而提供一种熔态无铅焊料防氧化还原剂，它是一种能用于无铅波峰焊接锡炉，手工浸焊锡槽及元器件引线，线束搪锡用的无铅锡锅的高温防氧化还原物质。本发明是一种由以下原料制成的粉剂。其原料重量份配比为还原剂8-30，防氧化剂65-90，分散促进剂1-5。本发明的制备方法包括以下步骤a、按上述重量组份称取原料。b、先把称好的还原剂放入不锈钢容器中，加热至全部熔化成液体，并使温度保持在100-155。C之间。c、将称好的防氧化剂边搅拌边缓慢匀速加入到b步骤制备的液体中，在上述温度中搅拌20-30min之后停止加热。d、继续搅拌c步骤制备的物料，当其温度降到30-4(TC时，边搅拌边加入分散促进剂，再搅拌O.5-lh即得本发明的产品。本发明熔态无铅焊料防氧化还原剂具有高温防氧化性能优良，经济实用，对已氧化的锡渣还原率高，连续使用时间长，烟小无不良气味，焊后线路板面干净的特征。具体实施例方式本发明熔态无铅焊料防氧化还原剂是由以下重量份原料制成的粉剂，其原料重量份配比为还原剂8-30，防氧化剂65-90，分散促进剂1-5。所述还原剂为戊二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸，可任选其中一种、两种或两种以上的复配。复配的两种或两种以上的还原剂间可任意配比。所述防氧化剂为氟硼酸钾、氟硼酸锌、氟硼酸锡、氟硅酸钾、氟硅酸锌、氟硅酸锡、四硼酸钠，可任选其中两种的复配。复配的两种防氧化剂间可任意配比。所述分散促进剂为二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺，可选一种或两种的复配。复配的两种分散促进剂间可任意配比。—种熔态无铅焊料防氧化还原剂的制备方法包括以下步骤a、按重量组份称取上述各种原料。b、先把称好的还原剂放入不锈钢容器中，加热至全部熔化成液体，并使温度保持在100-155。C之间。c、将称好的防氧化剂边搅拌边缓慢匀速加入到b步骤制备的液体中，搅拌速度40-60n/min，在上述温度中搅拌20-30min之后停止加热。d、继续搅拌c步骤制备的物料，当其温度降到30-4(TC时，边搅拌边加入分散促进剂，再搅拌O.5-lh即得本发明的产品。本发明的防氧化还原基理是防氧化剂、氟硼酸钾、氟硼酸锌、氟硼酸锡、氟硅酸钾、氟硅酸锌、氟硅酸锡、四硼酸钠的熔点在400°C以上，当无铅焊料的工艺温度在255t:至265t:之间时，防氧化剂均匀覆盖在熔融的焊料表面，隔绝空气中的氧气与锡面接触，避免了焊料在高温下的氧化反应。还原剂为戊二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸，其沸点均在275°C以上，在焊接温度下，具有周而复始的还原无铅焊料中氧化锡、净化焊料上的羟基与氧化锡作用，氢原子为金属所取代，生成结合程度较弱的有机酸盐，浮在熔融焊料表面，净化了金属表面的氧化物。氧化锡与有机酸作用反应如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中n二3、4、6、8。生成的有机酸锡并不稳定，在加热状态下会分解成有机酸，还原出锡，反应式如下表面的作用。有机酸的功能基因-C00CCOOH\(CH2)n+2[H]△(CH2)nZ+Sn|......(2)\00C^\COOH在有氧化锡存在的情况下，有机酸和氧化锡又按(1)式反应生成有机酸锡，在加热条件下按(2)式进行还原反应。为了进一步强化防氧化性能和提高还原效果，本发明添加一定比例的分散促进剂，分散促进剂的作用是一、增加防氧化剂在熔态焊料表面的流动性，使其均匀分散全面覆盖在焊料表面最上层。二、分散促进剂二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺是有氨气味的碱性物质，在高温下其中的氨会分解成氮和氢，氮在熔态焊料表面上方形成氮保护层，增强抗氧化性能。氢与(2)式中的有机酸锡作用还原出纯金属锡提高了还原效果。经过长期的试验和使用证明，本发明的还原剂，防氧化剂和分散促进剂三者结合的协同作用使熔态无铅焊料防氧化还原剂具有优良的防氧化性能，95%以上的氧化锡渣还原率，在焊接工艺温度下连续使用72h后，防氧化还原剂的损耗率不大于30X有良好的适应性和稳定性，使用中烟小、无不良气味，焊接后的线路板面干净光亮无可见残留物。下面以实施例具体说明本发明实施例1防氧化还原剂原料组成戊二酸18kg、氟硼酸钾30kg、氟硼酸锡50kg、三亚乙基四胺2kg制备方法将戊二酸置于不锈钢容器中，加热至全部熔化成液体，温度保持在IO(TC。将氟硼酸钾、氟硼酸锡缓慢匀速加入到所制备的液体中，在IO(TC下搅拌25min，搅拌速度为50n/min，之后停止加热。继续搅拌上述制备的物料，当其温度降到4(TC时，加入三亚乙基四胺，再搅拌0.5h，即得本发明防氧化还原剂。实施例2防氧化还原剂原料组成辛二酸2kg、己二酸10kg、癸二酸14kg、氟硅酸锌31kg、四硼酸钠38kg、二亚乙基三胺3kg、三亚乙基四胺2g。制备方法将辛二酸、己二酸、癸二酸置于不锈钢容器中，加热至全部熔化成液体，温度保持在155°C。将氟硼酸锌、四硼酸钠缓慢匀速加入到所制备的液体中，在155t:下搅拌30min，搅拌速度为60/min，之后停止加热。继续搅拌上述制备的物料，当其温度降到3(TC时，加入二亚乙基三胺、三亚乙基四胺，再搅拌lh，即得本发明防氧化还原剂。实施例3防氧化还原剂组成癸二酸5kg、戊二酸3kg、氟硼酸锌10kg、氟硅酸锡80kg、四亚乙基五胺2kg。制备方法将癸二酸、戊二酸置于不锈钢容器中，加热至全部熔化成液体，温度保持在135°C。将氟硼酸锌、氟硅酸锡缓慢匀速加入到所制备的液体中，在135t:下搅拌20min，搅拌速度40n/min，之后停止加热。继续搅拌上述制备的物料，当其温度降到35t:时，加入四亚乙基五胺，再搅拌lh，即得本发明防氧化还原剂。实施例4防氧化还原剂原料组成戊二酸15kg、辛二酸10kg、癸二酸51kg、氟硅酸钾30kg、氟硼酸锡35kg、二乙基三胺4kg、四乙基五胺lkg。制备方法同实施例l实施例5防氧化还原剂原料组成戊二酸20kg、癸二酸lkg、己二酸lkg、氟硅酸锌27kg、氟硅酸锡50kg、四乙基五胺lkg。制备方法同实施例l实施例6防氧化还原剂原料组成辛二酸17kg、己二酸2kg、氟硼酸钾35.5kg、氟硅酸钾43kg、三乙基四胺2.5kg制备方法同实施例2实施例7防氧化还原剂原料组成癸二酸10kg、辛二酸19kg、氟硼酸锌42kg、氟硅酸锌24.5kg、二乙基三胺4.5kg。制备方法同实施例3实施例8防氧化还原剂原料组成己二酸20kg、戊二酸4kg、氟硼酸钾25kg、四硼酸钠48kg、三乙基四胺3kg。制备方法同实施例3现用以下方法对本发明实施例的关键特性防氧化性、还原率、损耗率进行考核试验。防氧化性取无铅焊料2kg，放入直径10cm的自动恒温锡锅中，升温至26(TC，同时将3g防氧化还原剂均匀撒在锡液表面，用不锈钢小勺搅拌锡液lmin。以后每隔2h搅拌一次，每次lmin。试验持续8h，撇出氧化渣称重为防氧化性的标准。还原率将从锡锅中刮出的氧化锡渣放在坩锅内，再一同放入70(TC的高温中，烘烧30min，取出冷却至室温并倒入研钵内研磨锡渣。再取其中的细状氧化锡灰2g，放入不锈钢小勺内，加入0.5g防氧化还原剂，然后把勺放在255°C_265°C的锡液表面，一边加热一边摇动小勺，待锡灰被还原成球状锡时，停止加热。取出锡球放在乙醇中洗去残渣污物，进行称量，并按下式计算出还原率<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>式中^——氧化锡灰的重量。W2——还原成锡球的重量。[OO71]损耗率取无铅悍料2kg，放入直径10cm的自动恒温锡锅中，升温至260°C，同时将3g防氧化还原剂均匀撒在锡液表面，用不锈钢小勺搅拌锡液lmin。以后每隔8h搅拌一次，每次lmin。试验持续72h之后测量防氧化还原剂的剩余量，并以下式计算防氧化还原剂的损耗率损耗率X100%式中G——防氧化还原剂使用72h后剩余量。试验结果见下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>上表中的试验数据表明本发明与现有同类产品相比，在关键性指标防氧化还原率、损耗率方面具有突出的应用效果。使用中烟小，无不良气味焊接后的线路板干净，是综合性能优良的产品。权利要求一种熔态无铅焊料防氧化还原剂，是由原料还原剂、防氧化剂和分散促进剂制成的粉剂，其原料重量份配比为还原剂8-30，防氧化剂65-90，分散促进剂1-5。2.根据权利要求1所述的还原剂，其特征在于所述还原剂为戊二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸，可任选其中一种、两种或两种以上的复配；复配的两种或两种以上的还原剂间可任意配比。3.根据权利要求1所述的还原剂，其特征在于所述防氧化剂为氟硼酸钾、氟硼酸锌、氟硼酸锡、氟硅酸钾、氟硅酸锌、氟硅酸锡、四硼酸钠，可任选其中两种的复配；复配的两种防氧化剂间可任意配比。4.根据权利要求1所述的还原剂，其特征在于所述分散促进剂为二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺，可选一种或两种的复配。复配的两种分散促进剂间可任意配比。5.—种制备权利要求1所述熔态无铅焊料防氧化还原粉的方法，包括以下步骤a、按重量组份称取上述各种原料；b、先把称好的还原剂放入不锈钢容器中，加热至全部熔化成液体，并使温度保持在100-155t:之间；c、将称好的防氧化剂边搅拌边缓慢匀速加入到b步骤制备的液体中，在上述温度中搅拌20-30min之后停止加热；d、继续搅拌c步骤制备的物料，当其温度降到30-4(TC时，边搅拌边加入分散促进剂，再搅拌O.5-lh即得本发明的产品。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于在步骤c中，搅拌速度为40-60n/min。全文摘要本发明涉及一种熔态无铅焊料防氧化还原剂及其制备方法，它包含有还原剂，防氧化剂和分散促进剂。本发明的制备方法是先把称好的还原剂放入不锈钢容器中，加热至全部熔化成液体，并使温度保持在100-155℃之间。再将称好的防氧化剂边搅拌边缓慢匀速加入。待停止加热之后加入分散促进剂，再搅拌即得本发明的产品。本发明的优点为防氧化效果显著，还原率高，连续使用时间长，烟小无不良气味，经济实用。文档编号C22B25/06GK101693315SQ20091021087公开日2010年4月14日申请日期2009年11月12日优先权日2009年11月12日发明者丁璐申请人:丁璐;