一種釬焊用銅焊膏及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種釬焊用銅焊膏、其制備方法及應用。該銅焊膏包含如下組分：釬料67wt％-92wt％、成膏體8wt％-33wt％以及用量為釬料質量0-5％的釬劑，其中，釬料包含Cu和/或一種以上Cu合金；釬劑包含CaF2、KF、NaF、BaF2、癸二酸、丁二酸、月桂酸和硼酸中的任意一種或兩種以上的組合；成膏體包含溶劑、增稠劑、流變劑、消泡劑和活化劑。本發明還公開了一種釬焊用銅焊膏的制備方法。采用本發明的方法制備的銅焊膏在焊接前的焊膏涂裝過程中，焊膏觸變性、抗塌陷能力和流動性好，焊接后零件接頭強度高，焊縫飽滿且無殘留物，零件無需清洗，可被廣泛應用于焊接汽車管件、銅基散熱組件和不銹鋼零件。
【專利說明】一種釬焊用銅焊膏及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種焊接材料，特別涉及一種釬焊用銅焊膏、其制備方法及應用。
【背景技術】
[0002]隨著現代化工業自動化釬焊高效率大規模生產的發展，焊接工件日趨小型化批量生產，焊縫形狀不斷多樣化復雜化。用膏狀焊接材料-釬料膏取代傳統的絲狀、環狀、條狀焊接材料實現高效率自動化焊接生產已是大勢所趨。我國近年來不斷引進國外先進自動化釬焊生產線，如火焰自動釬焊生產線、保護氣氛網帶爐釬焊生產線；同時國內也有不少廠家自主開發研制較先進的自動化釬焊生產線，來滿足日益增長的市場需求。與傳統的Cu合金焊絲、焊環和釬料薄帶相比，采用銅焊膏和自動點膠設備相結合，可對復雜零件和異型零件進行自動化涂裝，涂裝后的待焊零件進入連續式釬焊爐釬焊，從而實現整個焊接工藝的連續化和自動化。經過焊接后的零件接頭強度高、焊縫美觀且耐蝕性好。例如，CN 1298493C公開了一種自動釬焊用銅焊膏，其金屬粉體(釬料)成分為Cu，(wt %，下同)、P (4-8)、Sn (4-7)、B (0.05-0.9)、Ti (0.05-0.5)、In (0.05-0.9)、稀土 (0.05-0.1)的合金粉末；釬劑采用成分為KxByOzFm的氟硼酸鉀和硼酸鉀的混合物，釬劑與釬料的比例為(12-18): (88-82);成膏體(成膏體)由聚異丁烯混合物、C6-C18有機溶劑、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甘油酯、苯并三銼、不飽和脂肪酸和動植物油組成，成膏體在焊膏中的含量為
5.1-10.1%。此種銅焊膏中釬劑含量高達10%以上，由于氟硼酸鹽在高溫下具有強烈的腐蝕性，對于被焊零件和釬焊設備均會造成過度腐蝕和破壞，焊后需要對零件進行清洗，焊接過程中的腐蝕性揮發物還會對工作環境和環保帶來一系列問題。
[0003]專利號為ZL200510036064.8的發明專利提出了一種錫焊膏用的成膏體，它由流變劑、穩定劑、樹脂、活性劑和溶劑五部分組成，由于錫焊膏的釬焊溫度在150-300°C之間，此種成膏體必須在低于此釬焊溫度時完全分解。而對銅焊膏的焊接工藝而言，釬焊溫度高于1090°C，成膏體完全分解的溫度應在400-500°C，才能使銅焊膏在成膏體揮發后形成具有一定強度的燒結體，附著于被焊接零件之上，因此，目前已有的錫焊膏用成膏體體系不適用于制作銅焊膏。

【發明內容】

[0004]本發明的目的之一在于針對現有技術中的不足提供一種釬焊用銅焊膏，其降低甚至消除了腐蝕性釬劑的用量，同時還具有優良的觸變性、抗塌陷性、粘度和焊接性能。
[0005]為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下:
[0006]一種釬焊用銅焊膏,包含如下組分:釬料67wt%-92wt%、成膏體8wt%-33wt%以及用量為釬料質量0-5 %的釬劑，其中，
[0007]所述釬料包含Cu和/或一種以上Cu合金，所述Cu合金中的合金元素至少選自Sn、N1、P和Zn中的任意一種； [0008]所述釬劑包含0&?2、肝、似?、8&?2、癸二酸、丁二酸、月桂酸和硼酸中的任意一種或兩種以上的組合；
[0009]所述成膏體包含如下組分:溶劑60_98wt %，增稠劑0.5_8wt %，流變劑0.2-35wt%,消泡劑和活化劑0.l_5wt%。
[0010]作為優選方案之一，所述Cu合金為如下成分中的任意一種或兩種以上的組合:
[0〇11] ?11余量3]1(13_17)附(3_8)?(3_8)(重量百分比)；
[0012]Cu余量Sn(8_15)(重星百分比)；
[0013]Cu余量Sn(4Q_6(l)(重星百分比)；
[0014]Cu余量Zn(3CI_55)(重星百分比)；以及
[0015]Cu余量P(5_14)(重量百分比)
[0016]作為優選方案之一，所述釬料中還包含Fe粉0.5-5wt%, Ni粉0.05_5wt%、Μη粉
0.l-5wt %、Si粉(λ 05-2wt %、Β粉(λ 05_2wt %中的任意一種或兩種以上的組合。
[0017]作為優選方案之一，所述銅和銅合金粉為霧化金屬粉體，所述釬劑為粉體。
[0018]作為優選方案之一，所述溶劑至少可選自去離子水、二乙二醇單乙醚、二丙二醇單甲醚、1，2-丙二醇、乙基卡必醇和乙二醇中的任意一種，但不限于此。
[0019]作為優選方案之一，所述增稠劑至少可選自羥乙基淀粉、羥丙基淀粉、丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、羧甲基淀粉、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲殼質、瓜爾膠、黃原膠、阿拉伯膠和槐豆膠中的任意一種，但不限于此。
`[0020]作為優選方案之一，所述流變劑至少可選自氫化蓖麻油、改性蓖麻油、甘油、硬脂酸、去離子水楊酸酰胺中的任意一種，但不限于此。
[0021]作為優選方案之一，所述消泡劑和活化劑至少可選自炔二醇、N, N, N/，N/ -四-(2羥基丙基)乙二胺、苯并三氮銼、硅油、礦物油和植物油中的任意一種，但不限于此。由于炔二醇具有活化和消泡的作用，可作為消泡劑兼活化劑使用，而N，N，N'，N'-四_(2羥基丙基)乙二胺和硅油分別具有活化和消泡的作用，兩者需同時使用。
[0022]一種釬焊用銅焊膏的制備方法，包括:
[0023](1)按上述釬焊用銅焊膏的組成準備制備原料；
[0024](2)采用氣霧化或水霧化法制備Cu或Cu合金粉末；
[0025](3)將Cu或Cu合金粉末與添加粉末混合均勻；
[0026](4)將增稠劑、流變劑、消泡劑和活化劑按一定比例和順序加入溶劑中，攪拌并形成均勻的溶液，形成成膏體，在銅焊膏的組成中包含釬劑的情況下，需要首先將釬劑加入到溶劑中攪拌均勻，然后再在所述溶液按照比例和順序加入增稠劑、流變劑、消泡劑和活化劑，形成混有釬劑的成膏體；
[0027](5)將釬料加入成膏體或混有釬劑的成膏體中攪拌均勻，制得銅焊膏。
[0028]一種如上所述釬焊用銅焊膏或按如上所述方法制備的釬焊用銅焊膏在焊接工藝中的應用。
[0029]與現有技術相比，本發明的優點至少在于:該銅焊膏不含或僅含有少量釬劑，對零件具有明顯低的腐蝕性。此外，在焊接前的焊膏涂裝過程中，焊膏觸變性、抗塌陷能力和流動性好，焊接后零件接頭強度高，焊縫飽滿且無殘留物，零件無需清洗，可被廣泛應用于焊接汽車管件、銅基散熱組件和不銹鋼零件。【具體實施方式】
[0030]如前所述，本發明旨在提出一種或多種銅焊膏，該銅焊膏較少甚至不含在高溫下具有強烈腐蝕性的釬劑，并具有優良的觸變性、抗塌陷性、粘度和焊接性能，以期克服現有銅焊膏的不足。
[0031]進一步的講，本發明的銅焊膏由釬料、釬劑和成膏體三部分組成，其中:
[0032]釬料為金屬粉末和/或添加粉末組成，包含Cu(純度> 99% )和/或Cu余量Sn (13-17% )Ni (3-8% )P(3-8% )、Cu 余量 Sn (8-15% )、Cu 余量 Sn (40-60 % )、Cu 余量Zn (30-55% )、Cu余量P (5-14% )五種Cu合金粉末中的一種或多種的混合物。
[0033]此外，還可根據焊接強度和焊縫外觀的需求，添加占釬料重量0.5-5%的Fe粉、
0.05-5%的Ni粉、0.1-5%的Mn粉、0.05-2%的Si粉、0.05-2%的B粉中的一種或幾種。
[0034]釬料用量優選為銅焊膏重量的67% -92%。
[0035]釬劑為粉末狀態，包含CaF2、KF、NaF、BaF2、癸二酸、丁二酸、月桂酸、硼酸中的一種或多種混合物。
[0036]釬劑用量為釬料質量的0_5%，需要特別說明的是，可根據焊接工藝的要求，在保證良好焊接性能的前提下，不使用釬劑。
[0037]成膏體主要由溶劑、增稠劑、流變劑、消泡劑、活化劑組成。
[0038]溶劑為去離子去離子水、二乙二醇單乙醚、二丙二醇單甲醚、1，2-丙二醇、乙基卡必醇、乙二醇中的至少一種；
[0039]增稠劑為羥乙基淀粉、羥丙基淀粉、丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、羧甲基淀粉、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲殼質、瓜爾膠、黃原膠、阿拉伯膠、槐豆膠中的至少一種；
[0040]流變劑為氫化蓖麻油、改性蓖麻油、甘油、硬脂酸、去離子水楊酸酰胺中的至少一種；
[0041]消泡劑和活化劑為炔二醇、N, N，N'，N'-四-(2羥基丙基)乙二胺、苯并三氮銼、硅油、礦物油、植物油中的至少一種；由于炔二醇具有活化和消泡的作用，可作為消泡劑兼活化劑使用，而N，N，N'，N'-四_(2羥基丙基)乙二胺和硅油分別具有活化和消泡的作用，兩者需同時使用。
[0042]成膏體占銅焊膏重量的8% -33%，其中溶劑占成膏體重量的60% _98%，增稠劑占成膏體0.5% _8%，流變劑占成膏體重量的0.2-35%，消泡劑和活化劑占成膏體重量的
0.1% -5%。
[0043]需要指出的是，本說明書中，如無特別說明，則所述的百分比含量均為重量百分比含量。
[0044]以下結合若干較佳實施例對本發明的技術方案作進一步的說明。
[0045]實施例1
[0046]首先，按照如下的組分準備制備原料:
__成分_含量(kg)
[0047]成膏去離子水16
體甘油1.5
【權利要求】
1.一種釬焊用銅焊膏，其特征在于，它包含如下組分:釬料67wt% -92wt%、成膏體8wt % -33wt %以及用量為釬料質量0-5 %的釬劑，其中， 所述釬料包含Cu和/或一種以上Cu合金,所述Cu合金中的合金元素至少選自Sn、N1、P和Zn中的任意一種； 所述釬劑包含CaF2、KF、NaF、BaF2、癸二酸、丁二酸、月桂酸和硼酸中的任意一種或兩種以上的組合； 所述成膏體包含如下組分:溶劑60-98wt%，增稠劑0.5-8wt%,流變劑0.2-35wt%,消泡劑和活化劑0.l_5wt%。
2.根據權利要求1所述的釬焊用銅焊膏，其特征在于，所述Cu合金成分為Cu余量 Sn(13-17)Ni (3-8) P (3-8)， 其中該含量為重量百分比。
3.根據權利要求1所述的釬焊用銅焊膏，其特征在于，所述Cu合金成分為CiitMSn(8_15)，其中該含量為重量百分比。
4.根據權利要求1所述的釬焊用銅焊膏，其特征在于，所述Cu合金成分為CiitMSn (40-60)， 其中該含量為重量百分比。
5.根據權利要求1所述的釬焊用銅焊膏，其特征在于，所述Cu合金成分為CiitMZn (30-55)，其中該含量為重量百分比。
6.根據權利要求1所述的釬焊用銅焊膏，其特征在于，所述Cu合金成分為Cu余量P(5_14)，其中該含量為重量百分比。`
7.根據權利要求1-6中任一項所述的釬焊用銅焊膏，其特征在于，所述釬料中還包含添加粉末，所述添加粉末是Fe粉0.5-5wt %, Ni粉0.05-5wt%, Mn粉0.l-5wt%, Si粉0.05-2wt%、B粉0.05-2wt%中的任意一種或兩種以上的組合。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的釬焊用銅焊膏，其特征在于，所述銅和銅合金粉為霧化金屬粉體，所述釬劑為粉體。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的釬焊用銅焊膏，其特征在于，所述溶劑是去離子水、二乙二醇單乙醚、二丙二醇單甲醚、1，2-丙二醇、乙基卡必醇和乙二醇中的任意一種或兩種以上的組合。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的釬焊用銅焊膏，其特征在于，所述增稠劑是羥乙基淀粉、羥丙基淀粉、丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、羧甲基淀粉、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲殼質、瓜爾膠、黃原膠、阿拉伯膠和槐豆膠中的任意一種或兩種以上的組合。
11.根據權利要求1-10中任一項所述的釬焊用銅焊膏，其特征在于，所述流變劑是氫化蓖麻油、改性蓖麻油、甘油、硬脂酸、去離子水楊酸酰胺中的任意一種或兩種以上的組合。
12.根據權利要求1-11中任一項所述的釬焊用銅焊膏，其特征在于，所述是炔二醇、N，N，N'，N'-四-(2羥基丙基)乙二胺、苯并三氮銼、硅油、礦物油和植物油中的任意一種或兩種以上的組合。
13.—種釬焊用銅焊膏的制備方法，其特征在于，它包括: (1)按權利要求1-13中任一項所述釬焊用銅焊膏的組成 (2)采用氣霧化或水霧化法制備Cu或Cu合金粉末； (3)將Cu或Cu合金粉末與添加粉末混合均勻；(4)將增稠劑、流變劑、消泡劑和活化劑按一定比例和順序加入溶劑中，攪拌并形成均勻的溶液，形成成膏體，在銅焊膏的組成中包含釬劑的情況下，需要首先將釬劑加入到溶劑中攪拌均勻，然后再在所述溶液按照比例和順序加入增稠劑、流變劑、消泡劑和活化劑，形成混有釬劑的成膏體；(5)將釬料加入成膏體或混有釬劑的成膏體中攪拌均勻，制得銅焊膏。
14.如權利要求1-13中任一項所述釬焊用銅焊膏或權利要求14所述方法制備的釬焊用銅焊膏在焊接工藝中的應用。
【文檔編號】B23K35/30GK103659053SQ201210337599
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月13日 優先權日:2012年9月13日
【發明者】莫文劍 申請人:莫文劍