一种高活性的硬钎剂及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种高活性的硬焊剂及其制备方法，包括高于450℃的温度下发挥作用的硬焊剂以及活性物质，所述活性物质为无机酸、无机金属盐、有机酸、有机卤化物、胺、酰胺中至少一种；所述活性物质含量为0.5?20wt％。本发明制备的钎剂能用于铜及铜合金、银及银合金、钢和不锈钢的钎焊，在加热过程中能够持续去除钎料及母材表面的氧化物，可以配合焊片、焊丝、焊膏等各种形式的焊料使用，具有操作简单，可实施性强，使用范围广等优点，极大提高了现有焊剂的各项性能。
【专利说明】
一种高活性的硬钎剂及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于焊接技术领域，具体地说，是一种高活性的硬焊剂及其制备方法，用于钎焊铜及铜合金、银及银合金、钢和不锈钢等材料。【背景技术】
[0002]焊剂也叫钎剂，用于钎焊过程中除去钎料与母材表面生成的氧化物并防止再次氧化，为钎料在母材表面的铺展创造条件。在加热的过程中，金属表面很快形成氧化膜，表面氧化膜的存在使液态钎料不能润湿。同样若液态钎料被氧化膜包围，也不能在母材上铺展。 因此，母材与钎料表面氧化膜的彻底清除是非常重要的。钎剂根据钎焊温度的不同通常被分为软钎剂(450°C以下)和硬钎剂(450°C以上)。在铜及铜合金、银及银合金、钢和不锈钢等材料的钎焊过程中，配合钎料的融化温度，硬钎剂通常主要以硼砂、硼酸及它们的混合物为基体，再添加某些碱金属或碱土金属氟化物，氟硼酸盐来获得合适的活性温度。这些硬钎剂通常熔点较高(比如，氟硼酸钾的熔点是530°C)，在较高的温度下才发挥活性作用。而焊接过程中钎料及母材在更低的温度下，已经发生表面氧化，这为后期氧化物的去除增添了负担，不利于钎料的润湿铺展。
[0003]因此，配置一种高活性的，从低温加热到高温过程中能够持续保护母材与钎料，除去表面氧化物的硬焊剂具有重要意义。
[0004]无机酸、无机金属盐、有机酸、有机卤化物、胺、酰胺等物质是常用的软钎剂活性物质，可以在低温(450°C以下)有效除去金属表面的氧化物质。专利CN201410096774.9(—种无机助焊剂)及CN201210480652-—种活性助焊剂采用氯化锌、盐酸等作为软钎剂，用于在低温(450度以下钎焊)下钎焊铁及非铁金属。但由于所用活性物质本身的限制，但仅仅使用这些活性物质并不能用于高温钎焊(指硬钎焊)铜及铜合金、银及银合金、钢和不锈钢等。
【发明内容】
[0005]目前，在钎焊铜及铜合金、银及银合金、钢和不锈钢的过程中，所用硬钎剂的活性温度较高，只能在高于450°C的温度下发挥作用，但在焊接过程中钎料及母材在更低的温度下，已经发生表面氧化，这为后期氧化物的去除增添了负担，不利于钎料的润湿铺展，影响最终的焊接效果。本发明针对现有技术的不足，针对在提出在现有硬钎剂中加入低温活性物质(无机酸、无机金属盐、有机酸、有机卤化物、胺、酰胺等)，克服现有硬焊剂的缺陷，提供一种在加热过程中能够持续除去母材与钎料表面氧化物的助焊剂。此方法操作简单，成本低、效率高、能够有效促进钎料的润湿与铺展。
[0006]为实现上述目的，本发明提供一种高活性的硬焊剂，包括高于450°C的温度下发挥作用的硬焊剂以及活性物质，所述活性物质为无机酸、无机金属盐、有机酸、有机卤化物、 胺、酰胺中至少一种;所述活性物质含量为〇.5_20wt %。
[0007]进一步的，所述活性物质为氯化锌、盐酸、硬脂酸、溴化胺中一种或多种。所述活性物质含量可以优选为5_15wt%，更优选的为8_12wt%。
[0008]进一步的，所述高于450°C的温度下发挥作用的硬焊剂包含用于铜、铜合金、银、银合金、钢、不锈钢等钎焊的硬焊剂。
[0009]进一步的，所述高于450°C的温度下发挥作用的硬焊剂包含硼、硼酸、硼酸盐中至少一种，以及碱金属或碱土金属氟化物、氟硼酸盐中的至少一种。
[0010]进一步的，所述硬焊剂以粉末、糊、膏、溶液或悬浮液的形式存在。
[0011]本发明中，为了能在升温过程中持续去除氧化物，所述活性物质的添加比例最优为0.5_20wt %，能够有效促进钎料的润湿与铺展。
[0012]本发明还提供一种上述硬焊剂制备方法，包括如下步骤:
[0013]第一步:在高于450°C的温度下发挥作用的硬焊剂中加入活性物质；[〇〇14]第二步:充分混合。
[0015]进一步的，所述第一步中，活性物质包括无机酸、无机金属盐、有机酸、有机卤化物、胺、酰胺等。此类活性物质在较低温度下可以溶解或破坏氧化膜，减小钎料对母材的表面张力。
[0016]进一步的，第二步中，根据现有硬钎剂的存在形式(膏状，粉状，液态，悬浮液等)， 加入活性物质后，可以采用多种方式进行充分混合，所述混合装置可采用三辊研磨机、剪切乳化机、磁力搅拌机、匀质机、球磨机、分散机、粉碎机、混料机、流体对撞机中的一种或者多种。
[0017]在现有高于450°C的温度下发挥作用的硬焊剂中加入低温活性物质是现有技术中未曾出现过的，而本发明巧妙地将这些用于软钎剂中的低温活性物质引入到所述硬钎剂中，辅助硬钎剂在450度以下去除氧化物，弥补了传统硬钎剂在450以下几乎不发挥作用的不足，打破了技术常规思路。
[0018]本发明改进后的硬焊剂能够在低温阶段(450度以下)有效除去氧化物；由于在升温阶段持续去除氧化物，减轻了钎焊温度下硬焊剂的还原负担，因此加入相对少量的硬焊剂即可达到同样或更好的效果，减少了焊剂的用量;此外，本发明所制备的焊剂可以以粉末、糊、膏、溶液或悬浮液的形式存在，因此可以配合焊片、焊丝、焊膏等多种形式的焊料使用，具有操作简单，实用性强，使用范围广等优点。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0020](1)创造性地在高于450°C的温度下发挥作用的硬焊剂中加入活性物质，利用这些活性物质在较低温度下除去金属氧化物来提高现有焊剂的活性，有效地促进钎料的润湿与铺展，弥补了传统硬钎剂在450以下几乎不发挥作用的不足。[〇〇21](2)本发明由于加入了低温活性物质，还原能力得到加强，因此可减少硬钎剂的用量。
[0022](3)可以配合焊片、焊丝、焊膏等多种形式的焊料使用，具有操作简单，可实施性强，使用范围广等优点。
[0023](4)本发明制备过程简单，可实施性强，有望在工业生产中应用。【附图说明】
[0024]图1是本发明一较优实施例的焊剂的制备工艺流程图。【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0026]以下结合本发明技术提供以下实施例，以对本发明做进一步理解。[〇〇27] 实施例1
[0028]本实施例提供一种高活性焊剂的制备方法，用于铜及铜合金、银及银合金、铁、不锈钢和其他硬质合金的钎焊。通过在商用焊剂中加入氯化锌，来提高银钎焊剂的活性，基本操作步骤如下:[〇〇29]第一步，称量商用焊剂(牌号QJ102)20g，加入5g氯化锌；
[0030]第二步，将第一步得到的混合物放入混料机混合；
[0031]第三步，加入适量水配成悬浮液待用。
[0032]氯化锌的熔点约为280°C，不能用作硬焊剂，但与硬焊剂(是指高于450°C的温度下发挥作用的硬焊剂)配合使用可以提高其还原活性。氯化锌与水相互作用所形成的络合酸 (H[ZnCl20H])，能够溶解金属氧化物，以达到去除氧化膜的目的。按照上述步骤即配置得到高活性的焊剂产品，实际应用过程中也可将第二步得到的粉末混合物置于密闭容器内密封保存。[〇〇33]将该焊剂用于紫铜的焊接，由于活性的提高，同次焊接所使用的焊剂减少为原先的4/5，焊接过程中钎料流动性好，焊缝光洁饱满。[〇〇34] 实施例2
[0035]本实施例提供一种高活性焊剂的制备方法，用于铜及铜合金、银及银合金、铁、不锈钢和其他硬质合金的钎焊。与实施例1的不同之处在于:改变了活性物质种类与添加量。 本实施例在硬钎剂中加入了无机酸(盐酸)，基本操作步骤如下:[〇〇36] 第一步，称量10g KF，10g硼酸，加入300ml水；[〇〇37]第二步，滴入1.6g浓盐酸；[〇〇38]第三步，置于磁力搅拌机中，充分溶解后形成透明溶液。
[0039]与实施例1相比，本实施例采用的盐酸活性更强。盐酸能与金属氧化物(MeO)反应后形成金属氯化盐(MeC12)和水，因此能有效去除表面氧化物，本实施例的焊剂最终以溶液的形式存在，由于盐酸存在一定的挥发性，对人体皮肤与呼吸系统有一定的刺激，制得的产品需密封保存。
[0040]本实施例对硅青铜、锰青铜及不锈钢的钎焊特别有效，得到的焊接接头强度高，由于焊剂活性高，用量减少为原先的3/5，只形成少量的焊渣。[〇〇41 ] 实施例3
[0042]本实施例提供一种高活性焊剂的制备方法。与实施例1和2的主要不同之处在于: 改变了活性物质种类与添加量，并改变了焊剂的使用形式。本实施例在硬钎剂中加入了有机酸(硬脂酸)，基本操作步骤如下(图1):[〇〇43]第一步，称量15g硼砂，2g氟硼酸钾；
[0044]第二步，加入1.9g硬脂酸，置于混料机内充分混合；
[0045]第三步，加入适量有机粘接剂，配成膏状钎剂；[〇〇46] 第四步，置于三辊研磨机研磨40次。
[0047]本实施例采用的硬脂酸属于有机酸，依靠羧基的作用，可除去母材与钎料表面的氧化膜，与金属氧化物(MeO)反应后形成有机金属盐(Me(C17H35C00)2))。第二步所形成的粉末混合物可以直接保存于密封容器中或按照第三步配成膏状钎剂使用。其中第三步采用丙烯酸树脂作为粘接剂，添加比例为l〇wt%。进一步的，在该膏状钎剂中加入粉状钎料并充分混合，可配置成焊膏。
[0048]本实施例所制备的高活性钎剂保质期长，能够稳定保存。配置成焊膏后，可以与自动点胶装置配合使用，实现定量定位自动化点膏，使焊接过程更加稳定可靠。
[0049]实施例4
[0050]本实施例提供一种高活性焊剂的制备方法。与实施例1、2和3的主要不同之处在于:改变了活性物质种类与添加量，本实施例基本操作步骤如下:[0051 ]第一步，称量10g氧化硼，2g氟硼酸钾；[〇〇52]第二步，加入2g溴化胺，于混料机内充分混合。
[0053]本实施例采用的溴化胺在钎焊加热过程中与金属氧化物反应形成熔盐，能够有效除去氧化物。本实施例中的高活性钎剂中可以加入水形成悬浮液或者加入粘接剂配成膏状钎剂使用。此焊剂用于钎焊铜及铜合金，能有效促进钎料的润湿与铺展。[〇〇54]本发明创造性地在高于450°C的温度下发挥作用的硬焊剂中加入活性物质，利用这些活性物质在较低温度下除去金属氧化物来提高现有焊剂的活性，有效地促进钎料的润湿与铺展，弥补了传统硬钎剂在450以下几乎不发挥作用的不足。此外，本发明所制备的焊剂可以以粉末混合物、糊、浆(膏)、液体或悬浮液的形式存在，因此可以配合焊片、焊丝、焊膏等多种形式的焊料使用，具有操作简单，实用性强等优点，可用于家用电器、车用散热器、 工业制冷设备的钎焊。
[0055]应当理解的是，以上实施例中涉及的参数可在本发明范围内进行调整，比如所采用的活性物质可以采用现有技术中的其他物质，并不局限于上述实施例中的记载。这对于本领域技术人员来说，在本发明说明书记载的基础上是很容易实现的，因此不再赘述。 [〇〇56]以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并非对本发明的技术范围做任何限制， 凡在本发明的精神和原则之内做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高活性的硬焊剂，其特征在于:包括高于450°C的温度下发挥作用的硬焊剂以及 活性物质，所述活性物质为无机酸、无机金属盐、有机酸、有机卤化物、胺、酰胺中至少一种； 所述活性物质含量为〇.5-20wt %。2.根据权利要求1所述的一种高活性的硬焊剂，其特征在于:所述活性物质为氯化锌、 盐酸、硬脂酸、溴化胺中一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种高活性的硬焊剂，其特征在于:所述硬焊剂以粉末、糊、 膏、溶液或悬浮液的形式存在。4.根据权利要求1所述的一种高活性的硬焊剂，其特征在于:所述高于450°C的温度下 发挥作用的硬焊剂为用于以下一种或多种物质的钎焊:铜、铜合金、银、银合金、钢、不锈钢。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种高活性的硬焊剂，其特征在于:所述高于450°C 的温度下发挥作用的硬焊剂，其中成分包括:硼、硼酸、硼酸盐中至少一种，以及碱金属或碱 土金属氟化物、氟硼酸盐中的至少一种。6.—种权利要求1-5任一项所述高活性的硬焊剂的制备方法，其特征在于:第一步:在高于450°C的温度下发挥作用的硬焊剂中加入活性物质；第二步:充分混合，得到高活性的硬焊剂。7.根据权利要求6所述的高活性的硬焊剂的制备方法，其特征在于:第二步中，所述混 合方式为三辊研磨机、剪切乳化机、磁力搅拌机、匀质机、球磨机、分散机、粉碎机、混料机、 流体对撞机中的一种或者多种。8.根据权利要求6所述的高活性的硬焊剂的制备方法，其特征在于:所述高活性的硬焊 剂，在其中进一步加入有机粘接剂，配成膏状钎剂。
【文档编号】B23K35/363GK105965178SQ201610423497
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】毛琳, 王鹏鹏, 陈乐生
【申请人】上海和伍复合材料有限公司