[发明专利]无定形铯铝氟化物复合物及其制备和应用

说明书

本发明的主题在于无定形铯铝氟化物复合物及其制备方法，以及该 复合物作为特别用于软焊铝的焊剂的应用。

氟铝酸铯用作焊接铝材料的焊剂的应用是已知的。较低的熔点和因 此用于焊接甚至含镁的铝合金的能力开辟了很多应用和研发。在汽车工 业中，例如，近年来有朝向在越来越高压力下操作的越来越小的冷却器 的发展趋势。这导致对冷却器强度要求的提高，这已经反映为铝合金中 更高的镁含量。这种发展也产生了对焊剂的更高要求。为了满足这些需 求，必须能够使焊剂特别适用于特定应用。此处的关键需求是在宽范围 内调节焊剂的熔点的能力，以及最重要的是低熔点或熔化开始温度低于 440℃的能力。该焊剂应当稳定，例如耐氧化，而且能够处理成糊剂和 焊料棒。

现有技术提供了由铯/铝/氟(Cs/Al/F)的晶体复合物(其称作氟铝 酸铯)制备的焊剂。这些晶体物质用作焊剂的缺点在于其是具有窄熔化 范围或甚至精确熔点的具体化合物。而且，其它物质(例如使用其可以 调节碱度或酸度和对焊接行为具有积极影响的添加剂)不能和该晶体复 合物相结合。

US-A-4689092描述了由具有适当氟化铯(CsF)∶氟化铝(AlF₃)比 的氟铝酸铯复合物构成的焊剂在440℃开始熔化。该材料在X射线衍射 中表现出很强的结晶性，是不吸湿的。该材料通过由氟化铯和氟化铝的 水热方法技术简单地制备。然而，不能实现低于440℃的熔点；熔点仅 调节在440～460℃范围内。此外，该焊剂没有表现出焊接其镁含量大于 1％的材料的良好性能。而且，由于容易氧化及其快速降解，该焊剂不 适用于火焰焊接(US-A-5171377)。

US-A-4923530描述了氟铝酸铯的含氧悬浮液的制备，其具有良好的 稳定性和414℃的较低熔点。然而，在其制备中使用了温度高至90℃的 氢氟酸。在这些条件下高毒性的氢氟酸的操作需要对材料和职业安全的 特别需求。在反应中碳酸铯(Cs₂CO₃)的使用会产生CO₂，其会形成包 含氢氟酸和氟化物的气溶胶。然而，这种方法不适用于制备焊料棒或无 水糊剂。为此目的需要干粉末。

US-A-5171377描述了由氟化铯、氟化铝和晶体氢氧化铝或氧化铝制 备焊剂。形成的复合物具有较宽的熔化范围，适用于焊接含镁的铝合金。 然而，不能达到低于440℃的熔化开始温度。氢氧化铝或氧化铝作为添 加剂的使用意味着不能在焊剂中达到酸度。焊剂的酸度能抵消该焊剂的 氧化。

EP-A-0785045描述了由具有不同比例的CsF/AlF₃的氟铝酸铯反应 产物构成的焊剂。根据CsF/AlF₃比，用该焊剂可以实现低于440℃直至 427℃的熔点。然而，该焊剂具有清楚限定的熔点，这显示其是晶体物 质。

因此，现有技术中已知的焊剂都不能满足前面部分中所述的要求。 特别地，现有技术没有描述使用无定形氟铝酸铯作为焊剂。

因此本发明的目的在于提供基于氟铝酸铯的焊剂，其能够作为干粉 末得到，其中可以调节低于440℃的熔化开始温度，可以改变熔化范围 的位置以及尤其是熔化范围的宽度。熔化开始温度在此理解为熔化范围 的下限。熔化范围理解为从物质的熔化最初开始直到完全液化延伸的温 度范围。

令人惊奇的是，根据本发明，可以根据权利要求1～25中的一项或 多项制备的无定形铯铝氟化物复合物解决了这一问题。在从属权利要求 中可以发现优选的实施方式。根据本发明，提供了铯铝氟化物复合物， 简写为CsAlF复合物，其在较大的温度范围内熔化，即其具有宽的熔化 范围。因为根据本发明的复合物是无定形，即不是晶体的，因此这是可 能的。在无定形固体中，分子结构元素不是排列在晶格中而是无规则排 列的。这意味着无定形固体不具有尖锐的熔点，而是具有或多或少较宽 的熔化范围。

无定形CsAlF复合物的元素分析基本给出了以下组成(重量％)：

Cs：45-65

Al：5-15

F：20-40