[发明专利]铝箔焊接焊料有机熔剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对铝箔间低熔点焊接钎焊料助熔有机熔剂的一种配制方法，尤其是超薄铝箔间焊接的铝钎焊有机熔剂配制方法。

背景技术

在现有技术中，铝箔和铝箔，铝箔和铝片一直是焊接的难题,铝箔间的焊接首先得去除氧化膜，如果靠调整机械结构焊接，难度大。目前在还没有电连接性能好的商用钎料，适用铝箔间焊接方法，较薄铝箔带和铝引线排的焊接问题困扰着各生产厂家。现有技术常用的氩弧焊方法在此类工况的焊接中，由于铝排未获得足够的熔深,铝箔和铝排不能熔在一起,常会造成铝箔、箔带被烧穿.使焊接失败。铝及铝合金火焰钎焊加热温度难以掌握,而且对操作者的经验要求较高。通常,为了能很好去除铝及其合金表面的氧化膜,大部分钎剂中都添加了具有强烈腐蚀性的材料,而这些材料即使在钎焊后进行清理,也难全部除去对接头耐蚀性的影响。由于加热工件和去氧化膜都靠熔盐进行,对于结构复杂的工件,进盐和出盐都比较困难,这样就给结构设计和工艺带来限制,使其复杂化,而且不容易保证焊接质量。其次,由于特定的使用环境和使用寿命要求,有些产品对耐蚀性要求比较高,而盐浴钎焊后工件内残留大量的钎剂,这样就需要很长的清洗时间。另外,盐浴钎焊设备投资大,工艺复杂,生产周期长。长期以来,氯化物钎剂一直以其活性好、能增强钎料的流动性等优点被广泛用于铝及铝合金的硬钎焊,但是残余钎剂吸潮后形成的酸液会腐蚀钎缝及钎缝周围的母材,从而产生翻浆长白毛等现象。同时氯化物基铝用硬钎剂易吸潮,不但造成保管和使用不便,其焊后需彻底清除钎剂残渣,也增加了生产工序和成本,另外清洗后的污水还严重污染了环境。的发展现状和趋势。SnCl2、NH4Cl等几种盐组成的铝及铝合金用钎剂的熔化温度较低,在170℃～200℃之间,适用软钎焊的温度范围。另外在其中也引入了氟化物作为破膜剂。这类钎剂由于用的是重金属盐,含量较高,钎焊时易与表面反应析出金属而加强了活性,但与此同时还析出大量的副产物AlF3,混合黏度较高的钎剂而呈泡沫状,会弄脏焊点,影响钎焊工作。另外如果清洗不干净还易引起腐蚀问题。有机软钎剂主要是用三乙醇胺-氟硼酸盐型钎剂,这种钎剂以三乙醇胺为基体物质,然后将一些氟硼酸盐如氟硼酸锌、氟硼酸铵、氟硼酸镉中的一种或几种溶解在有机胺溶剂中制成溶液。去膜主要是氟硼酸盐组份在钎焊温度下发生分解产生的氟化物的作用,其中重金属氟硼酸盐可析出沉淀金属以改善钎料在铝表面的润湿作用。而三乙醇胺在较高温度下可以溶解氧化铝膜,但过程非常缓慢。主要作用在于对氟硼酸盐的强烈去膜作用起缓冲作用,另外也促使重金属颗粒细化、均匀地在铝表面析出致密镀层,从而有利于钎料润湿铺展。此类钎剂现广泛应用于钎焊白炽灯的铝灯座。铝用硬钎剂一般有粉和膏状两种,软钎剂则为液态和膏状,而用于灌注焊锡丝的通常为膏状。无论是硬钎剂还是软钎剂,其焊接时的工作机理均包括两方面。一方面,由于铝热膨胀系数为23.5×10-6/℃,Al2O3的热膨胀系数为7.7×10-6/℃,它们之间的热膨胀系数的不同,从而在氧化膜处产生龟裂,然后钎剂在工作温度下激烈沸腾而产生气体,气体浸入龟裂处,靠气体压力剥离氧化膜。另一方面,钎剂对铝的电化学腐蚀,将Al2O3膜从基体上剥离下来,而进入钎剂。无机盐或有机铵盐与金属氧化物反应去膜:如:NH4Cl溶液:4MeO+2NH4Cl—3Me+MeCl+N2+4H2O或MeO+2NH4Cl—MeCl+2NH3+H2O有机胺盐:2RNH3HX3+MeO—2RNH3+MeX3+H2O铝用氯化物钎剂主要是靠氧化—还原反应去除Al203膜的。在钎焊温度下,钎剂中的各组份都呈离子态存在,在熔盐中Al的电极电位比多种重金属的小,钎焊时氯离子使Al2O3膜受到一定程度的破坏,熔融钎剂从破损处渗透过Al2O3薄膜与母材Al相接触,由于Al和重金属电极电位不同,钎剂的重金属离子就会从A上获得电子而被还原,A失去而氧化。Al—3eAl3+(1)Mex++xeMe(2)铝的离子化使Al2O3失去了依附,Me的析出使Al2O3膜飘浮起来。并在熔态物理力如界面张力和搅动力等的作用下使Al2O3膜破碎,钎料就在该金属液膜上下进行润湿和浸流,同时将Al2O3推向四周。很显然,钎料推开Al2O3膜的难易与析出金属膜的性质、状态和密度等因素有关。在钎焊温度下,析出的金属膜是液态(或它与母材形成的合金是液态)钎料就很容易推开,使之润湿漫流和填缝都变得顺利。反之金属膜是固态,Al2O3膜不是飘浮起来而是紧贴在上面,钎料在润湿漫流过程中推开它就很困难,这就使钎料填缝性能变差。如果析出的金属膜不仅是固态,而且还不和钎料相互润湿,那么这种重金属盐在钎剂中就起不到表面活性剂的作用。还有另外一种情况,析出的金属膜虽然和母材与钎料不发生相互溶解作用,但在钎焊温度下呈液态存在,如Cd等金属膜,它们不论液态或固态都不和铝发生相互作用(例如钎剂中加入CdCl2或TICI时就是如此)。液膜的存在时间就是钎剂的最佳活性时间。氟硼化物与金属氧化物反应去膜:如:KBF4KF+BF3Al2O3+2BF32AlF3+B2O3胺类物质与金属氧化物反应去膜:它是重要的金属离子螯合剂,它们可以作为配位体与多种金属离子相互作用生成相应的螯合或络合物,以达到去膜目的。传统的铝钎焊工艺大多是利用丝状、状、条状等钎料与膏状、粉状的钎剂相配合。但随着焊缝形状的不断多样化以及工业自动化程度的提高,传统的焊接方法已不能满足焊接工艺技术进步的要求。类焊膏属于铝硬钎焊用钎料膏,焊接温度高,其技术关键主要是在成膏体的选取上。成膏体是用来连接钎料和钎剂,并且能很好地与钎剂和钎料稳定共存、不发生化学反应和分层现象;另外成膏体在钎剂和钎料熔化前要完全挥发,或灼烧后不积碳、无残留;同时还需具备一定的黏度。所以能同时满足这些条件的溶剂很少,需要通过复配的形式来获得。