技术领域
[0001] 本
发明涉及一种抗
腐蚀好的铝软钎焊焊锡丝及其制备方法，所属技术领域
电子、电器、
热交换器产品等的软钎焊，也可用于铝-
铜接头的钎焊。
背景技术
[0002] 钎焊是电子工艺中将
导线或元件的接头
焊接在一起的常见技术，通常分为
硬钎焊和软钎焊两类：以450℃的钎焊
温度作为分界，高于此温度的工艺称为硬钎焊，低于此温度则称为软钎焊，其中，硬钎焊由于工艺温度较高，在电子、电器等产品的连接工艺中有较大局限性；软钎焊的钎焊温度较低，钎焊过程对产品的热影响小。软钎焊中的烙
铁钎焊，由于其操作灵活、方便等特点，更是最常用到的操作工艺，而这种操作工艺通常都需配合使用具有助焊功能的药芯焊锡丝。根据钎焊工艺的需要，助焊剂药芯量以及合金的成分都可以进行实际调控。
[0003] 铝的导电与导热性略逊于铜，但其比重小只及铜的1/3，铝的性价比相对于铜占有更大的优势。作为导电材料，越来越多的铜器件的基材已被铝及
铝合金所取代，但铝及铝合金表面
覆盖一层致密的
氧化膜，很稳定且较难去除，这使得铝及铝合金和其它金属器件之间高效、可靠的连接成为钎焊工艺上一大障碍。
[0004] 作为铝焊锡丝药芯助焊剂的要求是：在常温下呈固态，便于助焊剂能稳定保存在焊锡丝芯内；钎焊时助焊剂的去氧化膜能
力强、活性高；焊后残渣腐蚀性小。
[0005] 通过检索，发现几篇与本
专利申请内容有关的专利文献，其中，公开号为CN1398695的中国专利提供了一种用于电器、电
光源、通讯、仪表等电子设备中铝及铝合金的铝焊锡丝：内芯为助焊剂，外层为合金
焊料。外层的合金焊料按重量百分比由25～35%的锡和65～75%的铅组成；内芯的焊剂按重量百分比由5～20%氟
硅酸重金属盐，5～20%氟
硼酸重金属盐，60～80%多乙烯多胺，5～10%凡士林组成；外层的合金焊料和内芯的焊剂按重量百分比合金焊料为97.5～98.2%，焊剂为1.8～2.5%。
[0006] 公开号为CN101244493的中国专利提供了一种包含助焊剂的铝合金无铅
焊丝及其助焊剂的制备方法，其特征在于其中无铅焊料由锡、
银、铜、铝、锌合金构成；无铅助焊剂由下述重量配比的物质组成：有机
羧酸及衍
生物活性剂10～20%、高沸点
溶剂10～15%、氟
碳表面活性剂：0.1～2%、缓蚀剂：0.1～0.4%、
水溶性
树脂：40～50%，其余为溶剂：异丙醇、
乙醇，或去离子水。
[0007] 以上两种专利的助焊剂呈不均匀的糊状或液态，不利于灌装和保持焊锡丝内芯的稳定；该二种助焊剂内分别含有大量对钎焊性有负面作用的凡士林或
水溶性树脂填充物，不可避免地会降低钎焊时的活性。
[0008] 公开号为CN101412168的中国专利提供了一种铝钎焊焊锡丝芯用助焊剂及其制备方法。该助焊剂用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝内芯，以重量百分比计，其配方组成为：改性松香14～28%、氟硼酸铵12～24%、有机胺38～56%、锌源4～10%、亚锡盐0.5～8%、氟表面活性剂0.1～2%。锌源为锌盐、锌粉或
活性氧化锌；亚锡盐为无机亚锡盐或
有机酸亚锡；氟表面活性剂为FC4430、FC4432、F5010、FSN-100、F501、F502和FS-300中的1～2种。
[0009] 该助焊剂中以松香作为载体，对铝及铝合金的钎焊性起负面作用。尤其所述诸多添加物不可能溶解于松香中，只是一种混合的膏状物，不利于提高助焊剂的钎焊性。
[0010] 公开号为CN102922164A公开了一种用于软钎焊焊锡丝的Sn-Zn焊料，按照重量百分计，包括Sn：86-92%、Zn：6-12%、In；0.2-2%、P：0.08-0.8%，该发明只包括焊料。
[0011] 该专利仅属一种钎焊合金，不含助焊剂，难于单独使用。与本发明完全不同，不能获得本发明的效果。
[0012] 经对比，上述专利文献与本专利申请内容不同，其主要表现在：上述专利文献所公开的助焊剂中含有大量对钎焊活性起负面作用的载体，如松香、凡士林或水溶性树脂，必然降低助焊剂的活性；用上述钎料合金钎焊铝及铝合金接头的抗腐蚀性差。
发明内容
[0013] 本发明的目的在于克服
现有技术的不足，提供一种助焊剂及用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝，本发明中助焊剂采用具有极强去除氧化膜能力和最高活性的全氟化物组合，提高了助焊剂的整体活性，保证了钎焊接头的可靠性。本发明使用了含银的钎料合金，有效地提高了钎焊接头的抗腐蚀性。
[0014] 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0015] 一种用于铝及铝合金软钎焊的助焊剂，组成所述助焊剂的原料组分及重量百分比为：
[0016] 重金属氟化物活性剂 5～15%
[0018] 而且，所述多羟基胺的氢氟酸盐的制备方法如下
[0019] ⑴将多羟基胺置于有耐腐涂层的
蒸发锅内，加水溶解，多羟基胺与水的重量比为1：1；
[0020] ⑵向蒸发锅内逐滴加入浓度为10-15wt%的氢氟酸，直至pH值调节到6～8；
[0021] ⑶将蒸发锅内物料加热蒸发至140～150℃后停止加热；，
[0022] ⑷将锅内物料冷却至100～110℃，倒入聚丙烯的容器继续冷却至室温，得白色蜡状固体，即为所述多羟基胺的氢氟酸盐；
[0023] ⑸将多羟基胺的氢氟酸盐投入反应釜，加热至110～130℃，待多羟基胺的氢氟酸盐完全
熔化后，加入所述重金属氟化物活性剂，待重金属氟化物活性剂完全溶解后，搅拌，然后冷却
凝固，即得助焊剂。
[0024] 而且，所述多羟基胺任选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、羟乙基乙二胺、二羟乙基乙二胺、四羟基乙基乙二胺、三异丙醇胺或三羟甲基
氨基甲烷的1～3种的组合物。
[0025] 而且，所述重金属氟化物活性剂选自氟化锌、氟化亚锡、氟化铋以及氟化铜至少任意两种的组合。
[0026] 一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝，由钎料合金和助焊剂组成，[0027] 所述钎料合金组成及成分之间的重量百分比为：锡15～30%，银1～3%，余量铅；
[0028] 所述助焊为用于铝及铝合金软钎焊的助焊剂。
[0029] 而且，所述钎料合金与助焊剂的重量比为40～100:1。
[0030] 而且，用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的制备方法如下：
[0031] ⑴制备钎料合金：把锡、铅、银按比例称重，熔炼形成均匀的钎料合金，在320～380℃条件下浇铸成
铸锭，得到钎料合金；
[0032] ⑵合成焊锡丝：利用
挤压机将助焊剂压入钎料合金作为内芯，将压入助焊剂的钎料合金冷却后辊轧、
拉丝，制成所需直径的焊锡丝。
[0033] 本发明的优点和积极效果是：
[0034] 1、本发明所提供的固态助焊剂摈弃了活性较差的氟硼酸盐，而采用了活性更高的全氟化物作为活性剂，同时为了能够溶解这种全氟化物，配合使用了高活性的多羟基胺的氢氟酸盐为基质，这种基质不仅起到了载体的作用，而且使助焊剂中完全不含无活性的充填物。
[0035] 2、本发明助焊剂采用具有极强去除氧化膜能力和最高活性的全氟化物组合，提高了助焊剂的整体活性，在钎焊过程中，由于助焊剂中具有极高的氟离子相对含量，能迅速去除铝表面的氧化膜，而重金属氟化物在钎焊过程中被铝基材还原，析出呈液态的重金属并与
母材合金化，最大程度地降低了熔态钎料与铝基材之间的界面
张力，保证了助焊剂最大的活性。
[0036] 3、本发明所提供的助焊剂在室温下呈固态，适合灌注于焊锡丝中作为药芯，在钎焊加热过程中熔化的助焊剂迅速铺展、覆盖并保护了接头和熔态钎料免于被氧化。
[0037] 4、本发明采用锡、铅、银合金作为钎料。钎焊时，钎料中的银与铝发生固溶，在钎料同铝的界面处形成一层银-铝
固溶体，减缓了铝与钎料之间的
电极电位差，大大提高了钎焊接头的抗腐蚀性。
具体实施方式
[0038] 下面通过具体
实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0039] 需要说明的是，本发明所涉及的氟化亚锡、氟化铋、氟化铜和氟化锌等多种组合的重金属氟化物活性剂搭配并不限于以下3个实施例所提供的选择和比例，氟化锌、氟化亚锡、氟化铋以及氟化铜中的单个或任意两种以上的组合皆可作为重金属氟化物活性剂，且各组分选取比例不限。
[0040] 本发明中所涉及的多羟基胺的氢氟酸盐通过多羟基胺与氢氟酸反应制得，所述多羟基胺任选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、羟乙基乙二胺、二羟乙基乙二胺、四羟基乙基乙二胺、三异丙醇胺或三羟甲基氨基甲烷的1～3种的组合物，上述组合物所包括的各组分可按照任意比例混合。
[0041] 实施例1：
[0042] 一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝，由外层钎料合金和内芯助焊剂两部分组成，其中：
[0043] 外层钎料合金的原料组分及重量分别为：锡15Kg，银1Kg，铅84Kg；
[0044] 内芯助焊剂的原料组分及重量分别为：氟化锌1.8Kg，氟化亚锡13.2Kg、多羟基胺的氢氟酸盐85Kg。
[0045] 本实施例所述的内芯助焊剂的制备方法如下：
[0046] 本实施例中，多羟基胺由三乙醇胺、四羟基乙基乙二胺和三羟甲基氨基甲烷组成，制备方法如下：
[0047] ⑴将上述三乙醇胺、四羟基乙基乙二胺以及三羟甲基氨基甲烷按等比例（重量比）混合并置于有耐腐蚀涂层的蒸发锅内，加水溶解，多羟基胺混合物与水的重量比为1：1；
[0048] ⑵向蒸发锅内逐滴加入浓度为10～15%的氢氟酸，防止迸溅，直至pH调节到6～8，
[0049] ⑶加热蒸发锅内物料至温度达140～150℃后停止加热；
[0050] ⑷待蒸发锅内物料冷却至100～110℃后倒入聚丙烯容器冷却至室温，得白色蜡状固体，即为所述混合多羟基胺的氢氟酸盐；
[0051] ⑸制备助焊剂：按
指定重量（85Kg）称取混合多羟基胺的氢氟酸盐并投入反应釜，加热至110～130℃，待完全熔化后加入氟化锌（1.8Kg）和氟化亚锡（13.2Kg）；待氟化锌和氟化亚锡完全溶解后，搅拌10min，冷却凝固，得到助焊剂；
[0052] 制备焊锡丝的步骤如下：
[0053] ⑴将钎料合金：锡、铅、银按比例称重，熔炼形成均匀的钎料合金，在320～380℃条件下浇铸成铸锭，得到外层钎料合金，备用；
[0054] ⑵拉制药芯焊锡丝：利用挤压机将焊剂压入外层钎料合金作为内芯，冷却后辊轧、拉丝，制成所需直径的焊锡丝，外层钎料合金与内芯助焊剂的投料重量比为100:1～3。
[0055] 实施例2：
[0056] 一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝，与实施例1相同，同样由外层的钎料合金和内芯的助焊剂两部分组成，其中：
[0057] 外层钎料合金的原料组分及重量分别为：锡30Kg、银3Kg、铅67Kg；
[0058] 内芯助焊剂的原料组分及重量分别为：氟化锌0.6Kg、氟化亚锡3.9Kg、氟化铜0.5Kg、四羟基乙基乙二胺的氢氟酸盐95Kg。
[0059] 本实施例内芯助焊剂制备方法如下：
[0060] 本实施例中的多羟基胺由四羟基乙基乙二胺单个构成。
[0061] ⑴将四羟基乙基乙二胺置于有耐腐蚀涂层的蒸发锅内，加水溶解，四羟基乙基乙二胺与水的重量比为1：1；
[0062] ⑵向蒸发锅内逐滴加入浓度为10～15%的氢氟酸，调节pH值到6～8；
[0063] [3]加热蒸发物料直至温度达到140～150℃；
[0064] [4]将蒸发锅内物料冷却至100～110℃后倒入聚丙烯容器冷却至室温，得白色固体物料，即为所述四羟基乙基乙二胺的氢氟酸盐；
[0065] ⑸制备助焊剂：按指定重量（95Kg）称取上述四羟基乙基乙二胺的氢氟酸盐并投入反应釜，加热至110～130℃，待其完全熔化后加入氟化锌0.6Kg、氟化亚锡3.9Kg和氟化铜0.5Kg；待氟化锌、氟化亚锡和氟化铜完全溶解后，搅拌10min，冷却凝固，得到内芯助焊剂；
[0066] 上述用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的制备步骤为：
[0067] ⑴制备钎料合金：将锡、铅、银按比例称重，熔炼形成均匀的钎料合金，在320～380℃条件下浇铸成铸锭；
[0068] ⑵拉制焊锡丝：利用挤压机将助焊剂压入钎料合金作为内芯，冷却后辊轧、拉丝，制成所需直径的焊锡丝，钎料合金与助焊剂的投料重量比为100:1～3。
[0069] 实施例3：
[0070] 一种用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝，由外层的钎料合金和内芯的助焊剂两部分组成，其中：
[0071] 外层钎料合金的原料组分及重量百分比为：锡16Kg、银2Kg、铅82Kg；
[0072] 内芯助焊剂的原料组分及重量百分比为：氟化锌1.2Kg、氟化亚锡7.2Kg、氟化铋1.6Kg、多羟乙基胺的氢氟酸盐90Kg。
[0073] 本实施例内芯助焊剂制备方法如下：
[0074] 本实施例中，多羟基胺由二乙醇胺和三异丙醇胺组成，
[0075] ⑴将二乙醇胺和三异丙醇胺按照1：3的比例（重量比）进行混合并置于有耐腐蚀涂层的蒸发锅内，加水溶解，多羟乙基胺与水的重量比为1：1；
[0076] ⑵向蒸发锅内逐滴加入浓度为10～15%的氢氟酸，防止迸溅，调节pH值至6～8；
[0077] ⑶加热蒸发物料至140～150℃；
[0078] ⑷待物料冷却至110～120℃，倒入聚丙烯容器冷却，得白色蜡状固体，即为所述多羟乙基胺的氢氟酸盐；
[0079] ⑸制备助焊剂：按指定重量（90Kg）称取上述多羟基胺的氢氟酸盐并投入反应釜，加热至110～130℃，待其完全熔化后加入氟化锌1.2Kg、氟化亚锡7.2Kg以及氟化铜1.6Kg；待其完全溶解后搅拌10min，然后冷却凝固；
[0080] 上述用于铝及铝合金软钎焊的焊锡丝的制备步骤为：
[0081] ⑴制备钎料合金：将锡、铅、银按比例称重，熔炼形成均匀的钎料合金，在320～380℃条件下浇铸成铸锭；
[0082] ⑵拉制焊锡丝：利用挤压机将助焊剂压入钎料合金作为内芯，冷却后辊轧、拉丝，制成所需直径的焊锡丝，钎料合金与助焊剂的投料重量比为40:1。
[0083] 检测试验
[0084] 用按实施例1～3所制成的焊锡丝钎焊铝接头，然后用水将接头清洗干净，按国标GB/T242.3.17-2008对铝钎焊接头进行盐雾试验，盐雾浓度为5%NaCl溶液，试验温度为35℃。
[0085] 试验结果列于表1，表1中同时列出一些参比例的试验结果：
[0086] 表1：钎焊接头抗腐蚀性
[0087]
