[发明专利]一种激光焊锡膏及其制备方法和激光焊接工艺

说明书

本发明涉及一种激光焊锡膏及其制备方法和激光焊接工艺，所述激光焊锡膏包括按照重量百分比计由80‑95％的锡粉和5‑20％的焊膏组成，其中，所述锡粉为具有氧化膜包裹的锡单质或者锡合金，所述焊膏按照重量百分比计由以下组分组成：松香30‑50％、触变剂1‑10％、含氮杂环中间体0.1‑5％、助剂5‑20％、溶剂等；其中，所述含氮杂环中间体为含氮杂环羧酸在加热时发生分子间酸碱反应得到。该激光焊锡膏可以解决具有氧化膜的锡粉无法运用在激光焊接上的难题，并获得良好的焊接效果，且产品保质期长，方便使用，具有较好的市场前景。

技术领域

本发明涉及钎焊技术领域，尤其是一种激光焊锡膏及其制备方法和激光焊接工艺。

背景技术

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。相比于传统焊接需要5-8min完成，激光焊接可以在1秒左右完成操作，因此可以极大地提高工作效率。

激光焊接同时也对焊接材料提出来更高的要求，比如锡膏中助焊成分必须快速对焊接部位及锡粉表面的氧化物进行反应，锡粉熔融后才能完成钎焊；锡膏中的助焊成分在室温情况下不能与锡粉发生反应从而影响锡膏的保质期；锡膏各个材料组分在快速加热过程中不能发生迅速挥发或分解产生膏体飞溅现象；焊接完成后锡膏中起助焊作用的成分必须挥发完全，杜绝残留引起腐蚀现象；。目前，激光焊接存在的主要问题是，由于活性不足不能形成良好焊接；同时由于添加过多过强的活性剂影响产品保质期；有机物配比不合理产生在激光加热过程中，锡膏飞溅。

专利申请CN112276412A公开了一种激光焊接锡膏，由以下重量百分比原料组成，合金粉末86 88％，膏体助焊剂12 14％；合金粉末是由一种或两种以上锡基合金粉混合而成的具有共晶组分的合金粉末；膏体助焊剂由以下重量百分比的原料组成：松香35～50％、触变剂5～10％、有机酸活性剂3～6％、有机卤素活性剂1 3％、有机溶剂35～45％、特殊溶剂5 10％。该方案可以抑制因迅速升温而引起的助焊剂沸腾，实现抑制锡膏因快速加热而产生的锡球和助焊剂的飞溅的效果。但是，该方案对合金粉末进行了限制，所述合金粉末为无铅合金粉末，具体为Sn/Ag、Sn/Ag/Cu、Sn/Cu、Sn/Ag/Bi、Sn/Bi、Sn/Ag/Cu/Bi、Sn/Sb和Sn/Zn/Bi、Sn/Zn、Sn/Zn/Al、Sn/Ag/Bi/In、Sn/Ag/Cu/Bi/In/Sb中的一种或多种的组合，所述合金粉末的平均粒径为20μm-38μm，通常激光焊接以锡粉作为主要焊接材料，合金形式不适用于大多数焊接场合，且抬高了生产成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有激光焊接技术中形成良好焊接同时不影响产品保质期，同时，添加的活性剂组分在焊接完成对焊点有焊接面无腐蚀性，解决了快速加热过程中的锡膏飞溅问题，提供一种激光焊锡膏，以锡粉作为主要焊接材料，由于锡粉粒径较小，容易团聚，难以达到良好的焊接效果，为此，发明人开发了一系列以具有氧化膜包裹的锡单质或者锡合金作为焊接主料的产品。在常规焊接工艺中，这种部分氧化的锡粉在焊接时借助相关助剂在一定时间条件下实现氧化膜破除，从而可以顺利完成焊接，然而，激光焊接的时间非常短，现有的焊接材料难以在极短的时间内完成上述过程，本案由此产生。

发明人经过多年研究后认为，可以采用同时拥有羧基与碱性基团的有机物来解决上述问题，这种物质拥有的羧基有很强的与金属氧化物反应的能力，在受热后短时间内能与金属氧化物反应。但是单纯拥有羧基的羧酸类物质，必然在于锡粉初次接触时就发生反应而时效，因此需要进行“灭活”处理，即利用含氮杂环羧酸分子内同时拥有酸性和碱性的特点，在特定的条件下，两分子物质分子间反应生成新的物质，即含氮杂环中间体，其不含酸性，可以保证制成的助焊膏与锡粉搅拌成锡膏时，不与锡粉反应，从而使得锡膏保质期好。与此同时，含氮杂环中间体在焊接加热过程中，分解出含羧基的有机物，羧酸去除焊接面氧化物与锡粉氧化物，从而完成钎焊。

具体方案如下：