一种焊锡膏及其制备方法与流程

本发明涉及焊接材料
技术领域：
，且特别涉及一种焊锡膏及其制备方法。
背景技术：
：管式熔断器由熔断体和熔断器支持件组成，其中熔断器的电极端子需要有良好的导电性和联接强度。电极端子部分主要有铜帽和l型铜柄组成。铜帽和l型铜柄之间的联接，以前主要是靠氩弧焊焊接或者铆钉联接。氩弧焊焊接成本高，效率低，工作强度大，且只有铜帽四周才有焊接材料，整个底部空洞面积大，接触面积少。用铆钉联接效率更低，且联接不好会损伤铜件本体和影响导电性能和强度，整个底部空洞面积也较大。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种焊锡膏，此焊锡膏焊接力度强，焊接后电极端子的导电性能高，联接强度高。本发明的另一目的在于提供一种焊锡膏的制备方法，采用了研磨工艺和乳化工艺，制得的产品均匀、细腻。本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提出一种焊锡膏，按照重量份计，包括90.2～91.8份无铅金属合金粉末和8.2～9.8份助焊膏；其中，按照重量份数计，所述助焊膏包括37～45份成膜剂，30～38份溶剂，10～18份活化剂，4～5.5份触变剂，1～2.5份表面活性剂，0.4～0.8份抗氧化剂，以及0.3～0.6份缓蚀剂；所述活化剂包括有机酸和含溴化合物。本发明还提出上述焊锡膏的制备方法，包括以下步骤：将所述成膜剂和部分所述溶剂混合，加热至145～150℃，待完全溶解后冷却至100～110℃，然后置于封盖容器中，放置在8～12℃的冷却水中保存6～10h后，得第一膏体；在所述膏体中加入所述活化剂和所述触变剂，研磨至膏体细度不大于15μm，得到第二膏体；对所述第二膏体进行乳化处理，在乳化处理过程中加入中间体，得到助焊膏，其中，所述中间体为表面活性剂、抗氧化剂、缓蚀剂和剩余所述溶剂的混合物；将所述助焊膏和所述无铅金属合金粉末混合，搅拌后得到焊锡膏。本发明实施例的焊锡膏及其制备方法的有益效果是：1)助焊膏中的活化剂同时采用了有机酸和含化合态溴的活化剂，含化合态溴的活化剂焊接时在一定温度下会分解出卤素，助焊活性好，作用时间长，焊接力强，焊接后熔断器电极端子内部气泡极少，减小了空洞面积，大大提高了导电性能和联接强度。2)本助焊膏采用了复配触变剂，采用脂肪酸酰胺类触变剂可以提高锡膏的耐印刷性能，同时复配少许气相二氧化硅触变剂，可以提高锡膏的抗坍塌性能，可避免焊接时熔断器电极端子四周溢锡，保证焊接后电极端子边缘焊锡平整、饱满。3)在制备过程中采用了研磨工艺和乳化工艺，可以制得非常均匀、细腻的助焊膏，可提高焊锡膏的印刷性能和延长贮存时间。4)助焊膏和无铅金属合金粉末配成的焊锡膏，熔程为217℃～227℃，可以用一般的smt回流焊设备进行焊接，通过回流焊接可以实现连续化生产，大幅度提高生产效率。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本发明实施例的焊锡膏的制备方法的流程图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本发明实施例的焊锡膏及其制备方法进行具体说明。本发明实施例提供的一种焊锡膏，按照重量份计，包括90.2～91.8份无铅金属合金粉末和8.2～9.8份助焊膏。在其中一个实施例中，无铅金属合金粉末为snagcu金属合金粉末。优选地，snagcu金属合金粉末的粒径为45～75μm，该粒径大于常规smt(表面贴装技术)的粒径，有利于减少焊接时空洞的产生，增加焊接强度。sn、ag和cu的重量比为98.8～99.2：0.2～0.4：0.6～0.8。更为优选地，sn、ag和cu的重量比为99.0:0.3:0.7。选用无铅的snagcu，原料来源广泛，银的含量低，能够有效降低成本。且合金粉末中不含有锌，能够有效避免焊料的氧化，有利于减少焊接中出现的各种瑕疵，如空洞大、锡珠多等。在本实施例中，按照重量份数计，助焊膏包括37～45份成膜剂，30～38份溶剂，10～18份活化剂，4～5.5份触变剂，1～2.5份表面活性剂，0.4～0.8份抗氧化剂，以及0.3～0.6份缓蚀剂。该比例下的助焊膏，能够使得焊接后的熔断器电极端子焊接紧密，表面平整光滑，联接强度大。在其中一个实施例中，所述成膜剂选自氢化松香树脂、压克力松香、聚合松香、酚醛树脂、聚氨酯、季戊四醇松香酯、聚乙二醇1500和聚乙二醇2000中的一种或几种。采用上述成膜剂，能够在焊接过程中，在焊接温度下形成保护膜包覆焊点，提高防腐性能，同时该成膜剂有助于提高焊锡膏的存储稳定性。在其中一个实施例中，所述溶剂选自丁二酸二丁酯、三乙二醇丙醚、二乙二醇丁醚、四乙二醇二甲醚、乙二醇苯醚、二乙二醇己醚和马来酸二丁酯中的一种或多种。在本实施例中，活化剂包括有机酸和含溴化合物。含化学态溴的活化剂在焊接时会在一定温度下分解出卤素，助焊活性好，作用时间长，焊接力强。优选地，有机酸选自4-正丁基苯甲酸、氨基苯甲酸、联二丙酸、对羟基苯乙酸、多聚酸、二聚酸和顺丁烯二酸中的一种或多种，含溴化合物选自2，3-二溴丁烯二醇、三(2，3-二溴丙基)异氰酸酯和2，3-二溴丁二酸中的一种或多种。更为优选地，活化剂由两种有机酸和一种含溴化学物组成。有机酸和含溴化合物的重量比为11～15:1～2。上述条件下获得的活化剂，能够保证焊接后熔断器电极端子内部气泡极少，减小了空洞面积，大大提高了导电性能和联接强度。在其中一个实施例中，所述触变剂选自聚酰胺蜡、脂肪酸酰胺和气相二氧化硅中的至少两种。脂肪酸酰胺可以选用乙撑双月桂酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺等。优选地，触变剂选用聚酰胺蜡和气相二氧化硅的混合物，或者选用脂肪酸酰胺和气相二氧化硅的混合物。利用聚酰胺蜡或脂肪酸酰胺与气相二氧化硅进行复配，得到的触变剂，既可以提高锡膏的耐印刷性能，还可以提高锡膏的抗坍塌性能，可避免焊接时熔断器电极端子四周溢锡，保证焊接后电极端子边缘焊锡平整、饱满。在其中一个实施例中，表面活性剂选用四(2-羟丙基)乙二胺、芳香胺、三甲胺、苯胺、二乙丙胺中的一种或多种。在其中一个实施例中，抗氧化剂选用抗氧剂1010、抗氧剂dltp、抗氧化剂bht、抗氧剂tbhq中的一种或几种组合。在其中一个实施例中，所述缓蚀剂选用三烯丙基异氰脲酸酯、2-苯基咪唑和2-乙基咪唑中的一种或多种。本发明实施例还提供上述的焊锡膏的制备方法，包括以下步骤：s1，将成膜剂和部分所述溶剂混合，加热至145～150℃，待完全溶解后冷却至100～110℃，然后置于封盖容器中，放置在8～12℃的冷却水中保存6～10h后，得第一膏体。s2，在第一膏体中加入活化剂和触变剂，研磨至膏体细度不大于15μm，得到第二膏体。在该步骤中，先加入活化剂、触变剂与第一膏体一起研磨，避免膏体形成胶团。在较佳的实施例中，研磨步骤为：粗磨两遍然后细磨一遍，重复上述研磨过程至膏体细度小于15μm。s3，对第二膏体进行乳化处理，在乳化处理过程中加入中间体，得到助焊膏，其中，中间体为表面活性剂、抗氧化剂、缓蚀剂和剩余溶剂的混合物。在其中一个实施例中，对第二膏体进行乳化的步骤包括：(1)将第二膏体置于乳化设备中，在40～45℃条件下以25～35r/min的速度搅拌5～15min。先进行低速的锚式搅拌，使得膏体初步混合。(2)维持在40～45℃，以35～45r/min(锚式搅拌)、1400～1600r/min(分散式剪切1)、1700～1900r/min(分散式剪切2)的速度搅拌55～65min。该步骤中，在搅拌之前对搅拌装置上粘有的膏体进行清理，保证乳化的均匀。同时运行乳化设备上的锚式搅拌件和分散式剪切件1和分散式剪切件2，通过低速锚式搅拌、中速分散式搅拌和高速分散式搅拌的过程，使得膏体完成初步乳化。(3)升温至50～55℃，以35～45r/min(锚式搅拌)、1400～1600r/min(分散式剪切1)、1700～1900r/min(分散式剪切2)的速度搅拌55～65min。同样地，该步骤中，搅拌之前对搅拌装置上粘有的膏体进行清理，保证乳化的均匀。升温后，重复步骤(2)中的搅拌过程，进一步促进各组分的混合和乳化。(4)降温至25～35℃，以35～45r/min(锚式搅拌)、1400～1600r/min(分散式剪切1)、1700～1900r/min(分散式剪切2)的速度搅拌55～65min。升温搅拌后再进行降温搅拌，避免降温后胶团的形成，且能够进一步提高产品的存储稳定性。(5)维持在25～35℃，以35～45r/min(锚式搅拌)、1700～1900r/min(分散式剪切1)、1900～2100r/min(分散式剪切2)的速度搅拌55～65min，且在搅拌过程中滴加中间体。在乳化后期，于较低的温度下加入表面活性剂、抗氧化剂、缓蚀剂和剩余溶剂，避免温度破坏物料成分。控制上述成分在该搅拌过程中滴加完成，并提高分散式搅拌的速度，使得各组分最大限度地与原有成分混合。(6)维持在25～35℃，以35～45r/min(锚式搅拌)、1700～1900r/min(分散式剪切1)、1900～2100r/min(分散式剪切2)的速度搅拌25～35min。所有物料均加入完毕后，继续进行低速、中速和高速的搅拌过程，进一步提高乳化效果。(7)维持在25～35℃，抽真空至0.07～0.09mpa，以35～45r/min的速度搅拌25～35min，得到助焊膏。最后，抽真空后进行低速的锚式搅拌，完成助焊膏的乳化过程。通过依次进行以上七个步骤，最终完成对助焊膏的乳化。通过控制各个步骤的搅拌速度、温度和时间等参数，最终制得非常均匀、细腻的助焊膏，可提高焊锡膏的印刷性能，并将贮存时间延长一倍以上。s4，将助焊膏和无铅金属合金粉末混合，搅拌后得到焊锡膏。在其中一个实施例中，助焊膏和无铅金属合金粉末的搅拌步骤包括：在20～30℃条件下，以15～25r/min的速度搅拌5～15min；然后维持在20～30℃，以25～35r/min的速度搅拌15～25min；最后维持在20～30℃，抽真空至0.07～0.09mpa，以25～35r/min的速度搅拌15～25min。该步骤中，每个搅拌阶段之前都对搅拌装置上粘有的膏体进行清理，保证乳化的均匀。本发明实施例还提供上述焊锡膏用于熔断器电极端子回流焊，回流焊的步骤及条件如下：步骤过程温度℃保留时间s升温速率℃/s1预热区室温～1501201～22保温区150～18060～1201～33回流区217～245～21730～901～34冷却区室温/-3～-4本发明实施例制得的焊锡膏的熔程为217℃～227℃，可以用一般的smt回流焊设备进行焊接，通过回流焊接可以实现连续化生产，大幅度提高生产效率。以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提供的一种焊锡膏，其根据以下步骤制得：1)按照以下重量份获得助焊膏各成分：氢化松香树脂30份、聚合松香8份、季戊四醇松香酯5份、丁二酸二丁酯20份、乙二醇苯醚16份、4-正丁基苯甲酸6份、多聚酸6份、2，3-二溴丁二酸1.2份、聚酰胺蜡4份、气相二氧化硅0.8份、四(2-羟丙基)乙二胺2份、抗氧剂10100.5份、三烯丙基异氰脲酸酯0.5份。2)将氢化松香树脂、聚合松香、季戊四醇松香酯加入到部分溶剂中，并加热至150℃溶解，自然冷却到105℃，并封盖于初始冷却水(10±2℃)中，八个小时后进行研磨。3)在上述2)中加入活化剂、触变剂进行研磨至膏体细度小于15μm。4)按照表1的参数对上述3)膏体中进行乳化，得到助焊膏。其中，中间体为表面活性剂、抗氧化剂、缓蚀剂和剩余溶剂的混合溶液。表15)按金属合金粉末sn99.0ag0.3cu0.7重量百分比90.5％和助焊膏重量百分比9.5％进行混合，参照表2参数进行搅拌即得焊锡膏。表2实施例2本实施例提供的一种焊锡膏，其根据以下步骤制得：1)按照以下重量份获得助焊膏各成分：压克力松香28份、聚合松香6份、聚乙二醇15007份、三乙二醇丙醚18份、马来酸二丁酯18份、对羟基苯乙酸5份、顺丁烯二酸8份、2，3-二溴丁烯二醇1.8份、乙撑双月桂酸酰胺4.5份、气相二氧化硅0.6份、苯胺2.2份、抗氧剂bht0.6份、2-苯基咪唑0.3份。2)将压克力松香、聚合松香、聚乙二醇1500加入到有机溶剂中，并加热至150℃溶解，自然冷却到105℃，并封盖于初始冷却水(10±2℃)中，八个小时后进行研磨。3)在上述2)中加入活化剂、触变剂进行研磨至膏体细度小于15μm。4)按照实施例1中表1的参数对上述3)膏体中进行乳化，得到助焊膏。其中，中间体为表面活性剂、抗氧化剂、缓蚀剂和剩余溶剂的混合溶液。5)按金属合金粉末重量百分比91.0％和助焊膏重量百分比9.0％份进行混合，参照实施例1中表2的参数进行搅拌即得焊锡膏。实施例3本实施例提供的一种焊锡膏，其根据以下步骤制得：按照以下重量份获得助焊膏各成分：压克力松香21份、聚合松香9份、季戊四醇松香酯8份、二乙二醇己醚15份、四乙二醇二甲醚20份、联二丙酸7份、氨基苯甲酸8份、2，3-二溴丁烯二醇1.1份、乙撑双硬脂酸酰胺4.0份、气相二氧化硅1.0份、三甲胺1.9份、抗氧剂dltp0.5份、2-乙基咪唑0.5份。2)将压克力松香、聚合松香、季戊四醇松香酯加入到部分溶剂中，并加热至150℃溶解，自然冷却到105℃，并封盖于初始冷却水(10±2℃)中，八个小时后进行研磨。3)在上述2)中加入活化剂、触变剂进行研磨至膏体细度小于15μm。4)按照实施例1中表1的参数对上述3)膏体中进行乳化，得到助焊膏。其中，中间体为表面活性剂、抗氧化剂、缓蚀剂和剩余溶剂的混合溶液。5)按金属合金粉末重量百分比90.8％和助焊膏重量百分比9.2％进行混合，参照实施例1中表2的参数进行搅拌即得焊锡膏。对比例1本对比例提供的一种焊锡膏，其根据以下步骤制得：1)按照以下重量份获得助焊膏各成分：氢化松香树脂30份、聚合松香8份、季戊四醇松香酯5份、丁二酸二丁酯20份、乙二醇苯醚16份、4-正丁基苯甲酸6份、多聚酸6份、2，3-二溴丁二酸1.2份、聚酰胺蜡4份、气相二氧化硅0.8份、四(2-羟丙基)乙二胺2份、抗氧剂10100.5份、三烯丙基异氰脲酸酯0.5份。2)将氢化松香树脂、聚合松香、季戊四醇松香酯加入到部分溶剂中，并加热至150℃溶解，自然冷却到105℃，并封盖于初始冷却水(10±2℃)中，八个小时后进行研磨。在上述2)中加入活化剂、触变剂、表面活性剂、抗氧化剂、缓蚀剂搅拌均匀后进行研磨至膏体细度小于15μm即得助焊膏。3)在上述2)获得的膏体中加入活化剂、触变剂、表面活性剂、抗氧化剂、缓蚀剂搅拌均匀后进行研磨至膏体细度小于15μm即得助焊膏。4)按金属合金粉末重量百分比90.5％和助焊膏重量百分比9.5％进行混合，参照实施例1中的表2参数进行搅拌即得焊锡膏。对比例2本对比例提供的一种焊锡膏，其根据以下步骤制得：1)按照以下重量份获得助焊膏各成分：压克力松香28份、聚合松香6份、聚乙二醇15007份、三乙二醇丙醚18份、马来酸二丁酯18份、对羟基苯乙酸5份、顺丁烯二酸8份、2，3-二溴丁烯二醇1.8份、乙撑双月桂酸酰胺4.5份、气相二氧化硅0.6份、苯胺2.2份、抗氧剂bht0.6份、2-苯基咪唑0.3份。2)将压克力松香、聚合松香、聚乙二醇1500加入到有机溶剂中，并加热至150℃溶解，自然冷却到105℃，并封盖于初始冷却水(10±2℃)中，八个小时后进行研磨。3)在上述2)获得的膏体中加入活化剂、触变剂、表面活性剂、抗氧化剂、缓蚀剂搅拌均匀后进行研磨至膏体细度小于15μm即得助焊膏。4)按金属合金粉末重量百分比91.0％和助焊膏重量百分比9.0％进行混合，参照实施例1中表2参数进行搅拌即得焊锡膏。对比例3本对比例提供的一种焊锡膏，其根据以下步骤制得：1)按照以下重量份获得助焊膏各成分：压克力松香21份、聚合松香9份、季戊四醇松香酯8份、二乙二醇己醚15份、四乙二醇二甲醚20份、联二丙酸7份、氨基苯甲酸8份、2，3-二溴丁烯二醇1.1份、乙撑双硬脂酸酰胺4.0份、气相二氧化硅1.0份、三甲胺1.9份、抗氧剂dltp0.5份、2-乙基咪唑0.5份。2)将压克力松香、聚合松香、季戊四醇松香酯加入到有机溶剂中，并加热至150℃溶解，自然冷却到105℃，并封盖于初始冷却水(10±2℃)中，八个小时后进行研磨。3)在上述2)获得膏体中加入活化剂、触变剂、表面活性剂、抗氧化剂、缓蚀剂搅拌均匀后进行研磨至膏体细度小于15μm即得助焊膏。4)按金属合金粉末重量百分比90.8％和助焊膏重量百分比9.2％进行混合，参照实施例中表2的参数进行搅拌即得焊锡膏。试验例1对实施例1～3获得焊锡膏按照上述回流焊的焊接的参数焊接熔断器电极端子，每组实施例制备5组，测试结果如下表3所示：表3由此可见，本发明实施例获得的焊锡膏用于回流焊焊接熔断器电极端子时，焊接后熔断器电极端子内部几乎没有气泡，焊接力强，导电性能好。试验例2对实施例1～3和对比例获得焊锡膏进行印刷性能和贮存性能测试，测试结果如表4所示。表4由此可见，乳化步骤对焊锡膏的贮存性能和印刷性能起到了关键作用，通过多程序的乳化处理，焊锡膏的贮存时间由3个月增加到6个月以上，连续印刷寿命也从3～4小时提高到了8小时以上，且不易粘连，使用性能极为优异。以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。当前第1页12