一種中溫鋁基鋁合金焊膏及其製備方法
2023-05-02 04:58:46
專利名稱：一種中溫鋁基鋁合金焊膏及其製備方法
技術領域：
本發明屬於釺焊材料技術領域，具體涉及一種新型中溫鋁基鋁合金焊膏，重點是焊膏各組成部分的成分設計及其製備方法。
背景技術：
目前中溫鋁合金釺料主要有以下三大系列&1-Α1系、Ag-Al-Cu系、Ge-Al-Si系。 通過合金化，研究人員成功的降低釺料熔點，但因其中含有貴金屬成分多，生產成本大，而且需要將釺料加工成接頭所需的形狀，然而以上釺料多為脆性釺料，難以加工成接頭所需形狀的焊材，從而限制了它實際應用與推廣。因此，降低貴金屬含量，研究脆性釺料的加工成型法，成為了研製中溫鋁合金釺料的重點。膏狀焊接材料，成功地解決了在加料工藝問題上絲狀、片狀焊接材料的應用缺陷，更廣泛的應用於尺寸精密、形狀複雜的產品結構焊接。 而且膏狀釺料不受中溫釺料合金脆性的影響。因此焊膏形式是中溫鋁合金釺料的最佳使用形式。作為現有的中溫鋁合金焊膏技術如下(1)南京電子器件研究所的塗傳政，葉建軍等人研製了新型的Ag-Cu-Ge-Sn， Ag-Cu-Sn-In合金系列中溫焊膏，其熔化溫度處於500-600°C範圍，這種焊膏由於Sn，Ag的存在，接頭強度和耐腐蝕性達不到要求而且Ag的含量多，成本較高，只適用於要求有良好導電性的電子產業；該焊膏的粘結劑選擇丙烯酸酯，單獨使用該有機物做載體會有使釺焊性能下降。[葉建軍，塗傳政等，Ag-Cu-Ge-Sn新型中溫焊膏的研製與應用[J]《新技術新工藝》·高效焊接與切割·新產品研究與應用.2007. 5 :42-44](2)廣州有色金屬金屬研究院等單位也進行了中溫鋁焊膏的研製通過氣流霧化法製備粉狀ai基(ai-Ai合金)鋁釺料、化學共沉澱法合成無腐蝕中溫鋁釺劑、選取白油等作為成膏體，製備出中溫鋁焊膏。該產品在實際應用中的最大缺點在於釺料合金系選擇ai 基(ai-Ai合金)，會存在電化學腐蝕，耐腐蝕性能差，並且不適合真空釺焊方法。白油作為成膏體會有特殊氣味，並且會產生殘留。[廣東省科技廳鑑定的廣州有色屬研究院完成的 「無腐蝕中溫鋁焊膏的研究及其應用」項目成果，登記號20080030](3)美國福星也研製了中溫鋁焊膏，釺料粉合金成分(Zn Al =88 12或 85 15或80 20)其缺陷如(2)所示。
發明內容
本發明設計一種低成本中溫鋁基鋁合金複合釺料(膏狀焊料)，目的在於發明能釺焊低熔點鋁合金，為多種鋁合金釺焊提供多種釺焊方法，成本低，耐腐蝕性強，穩定性好， 塗覆性和釺焊性能均有提高的高性能中溫鋁合金焊膏，適合複雜焊接接頭且適合自動化焊接的焊膏及其製備方法。中溫鋁基鋁合金焊膏，包括釺料，釺劑，有機溶劑，粘結劑，其特徵在於釺料，釺劑， 有機溶劑，粘結劑，添加劑的質量比如下
a釺料以鋁矽合金為基，添加銅，鍺元素，形成的Al-Si-Cu-Ge合金系，其中質量分數為Gel 40%，Cul 40%，Al_12Si餘量；採用霧化方法製備金屬粉末，粒度範圍1 200 μ m ；b釺劑氟鋁酸銫釺劑c溶劑脫芳烴有機溶劑；d粘結劑選擇分子量在500 50000聚異丁烯混合物或單一分子量的聚異丁烯；e添加劑表面活性劑，增粘劑，消泡劑之一或者其混合物；(l)a b = 1 (0-5)(2)c d e = (65 95) (5 30) (0 5)(3)將(1)與(2)的混合物以(1) (2) = (0.01 90) 1 配比。製備所述的中溫鋁基鋁合金焊膏，其特徵在於a 釺料(1)按釺料成分配料，放入熔煉容器中；(2)將NaCl、KCl按質量比1 1的熔融混合鹽倒入裝釺料的熔煉容器中，放入在惰性氣體保護爐中，加熱至釺料熔化；(3)將熔融金屬粉碎成小液滴，在保護氣氛下液滴冷凝成顆粒；(4)粉末篩分分級，取釺料粉末的粒度範圍1 200 μ m ；(5)將粉末真空包裝；b釺劑取粉末狀氟鋁酸銫釺劑；c溶劑選擇脫芳烴有機溶劑；d粘結劑選擇500 50000範圍的不同分子量的異丁烯聚合物作為粘結劑；e添加劑選擇表面活性劑，增粘劑，消泡劑之一或者其混合物；中溫鋁基鋁合金焊膏合成步驟(1)先將釺料與釺劑混合，或只選擇釺料粉末；(2)將溶劑、聚異丁烯、添加劑混合；(3)將(1)與O)的混合物攪拌均勻，配製成焊膏。具體的a釺料按釺料成分配料-在惰性氣體及表面熔鹽保護熔煉-壓縮氣體氣流將熔融金屬粉碎成小液滴-在保護氣氛下液滴冷凝成顆粒-粉末篩分分級取釺料粉末的粒度範圍1 200 μ m-真空包裝。b釺劑將市售氟鋁酸銫釺劑或溼法合成的釺劑烘乾，研磨出粒徑1 200μπι粉末。c溶劑選擇無芳香環和羥基烴類有機溶劑。d粘結劑選擇不同分子量的異丁烯聚合物作為粘結劑。如分子量從500到50000的聚異丁烯，單一分子量或多種不同分量的聚異丁烯混合物。e添加劑根據使用條件選擇含有消泡劑(矽油、甘油等)，表面活性劑，增粘劑 (硬化蓖麻油)等各種添加劑。本發明的詳細技術原理
￡1釺料本發明中的釺料以Al_12Si合金為基，添加Cul 40%、Gel_40%以降低釺料的熔化溫度，對比Ag基釺料降低本，比ai基釺料提高了強度和耐腐蝕性。採用熔融鹽與保護氣共保護方法熔煉，氣體霧化制粉工藝加工，釺料粉末晶粒組織細小，成分均勻，粉末顆粒表面光滑球形度好。具體方法(1)按釺料成分配料，放入熔煉容器中。(2)將NaCl與KCl的熔融混合鹽倒入裝釺料的熔煉容器中，放入在惰性氣體保護爐中，加熱合金熔化。(3)氣體霧化制粉。 壓縮氣體氣流將熔融金屬粉碎成小液滴，在保護氣氛下液滴冷凝成顆粒。(4)粉末篩分分級取釺料粉末的粒度範圍1 200 μ m，取釺料粉末的粒度範圍1 200微米( 將粉末真空包裝。b釺劑根據中溫釺料的熔化溫度G50-530°C )，選擇氟鋁酸銫釺劑，該釺劑為非反應性銫類釺劑。c溶劑選擇沒有芳香環和羥基的烴類有機溶劑。從揮發性角度講優先選擇沸點在50-350°C烴類有機溶劑。d粘結劑選擇有機單體的聚合物或均聚物，疏水性單體有苯乙烯、α -甲基苯乙烯，異丁烯等，親水性單體選擇甲基丙烯酸、衣康酸、檸康酸(酐)等。焊膏合成將確定配比的釺料、釺劑、溶劑、粘結劑、添加劑合成焊膏。具體步驟先將a釺料與 b釺劑以任何比例混合。之後將c溶劑、d聚異丁烯、e添加劑以一定比例混合物。將c、d、 e混合物與釺料釺劑混合物按一定比例攪拌均勻，配製成焊膏。其中比例為(I)a b= 1 0-5。a與b的比例根據釺焊時的保護條件選擇，當真空釺焊或惰性氣體保護效果很好的情況下釺劑可從零增至焊膏鋪展性最佳為止；當保護效果不好或是空氣爐中釺焊情況下，b與a的比例可以無限大，直至焊膏潤溼鋪展性能達到最佳.(2) c d e = 65 95 5 30 0 5。(3)將(1)與(2)的混合物以(1) (2) = 0. 01 90 1 配比。本發明的優點(1)本發明的合金系具有固液區間小，熔點低，強度高，施焊溫度低的優點。( 該釺料合金係為鋁基合金，降低了成本，由於鋁基釺料與鋁合金的相溶性最佳，因此，在降低釺料溶點並保證Al基成分同時通過氣體霧化製備合金粉末是本發明的特點之一；C3)本發明採用氟鋁酸銫釺劑，簡單方便成本低，焊後無需清理，無腐蝕性。(4)本發明所用的有機物的選擇與配製方法製備的中溫鋁焊膏，溶解性好，成本低，焊接過程無殘留，粘度可調。本發明釺劑與釺料的比例可根據焊接方法，焊接生產條件調節。當保護氣體充分時，可減少釺劑比例，反之增加。(5)本發明便於精確布料，尤其適合形狀不規則的焊縫，而且免除了對帶材，線材布料而進行二次加工的工作，釺劑與釺料的配比準確，加料的工藝適合於工業自動化的生產。適合真空釺焊、感應釺焊、爐中釺焊、火焰釺焊等。可應用於手工塗布，也可通過自動加料器布料。本發明可以釺焊1 7系列的鋁合金。
具體實施例方式(除特殊說明外以下實施例中的比例均為質量比)實施例一a釺料合金組成以Cul%、Ge40%、Al_12Si餘量，(1)按釺料成分配料，放入熔煉容器中。O)，將質量比為NaCl KCl = I 1熔融混合鹽倒入裝釺料的熔煉容器中，放入在氬氣保護爐中，加熱至釺料熔化。( 氮氣霧化制粉。(4)粉末篩分分級取釺料粉末的粒度範圍1 200 μ m。(5)將粉末真空包裝待用。b釺劑氟鋁酸銫中溫釺劑。c溶劑脫芳烴D80。d粘結劑分子量2300 (活性)聚異丁烯。e添加劑增粘劑(硬化蓖麻油)。合成步驟(1)先將釺料與釺劑以1 0比例混合。(2)將溶劑、聚異丁烯、添加劑以93 5 2比例混合物。(3)將⑴與⑵的混合物以90 1比例攪拌均勻，配製成焊膏。本焊膏無特殊氣味，在玻璃容器中存放2個月後觀察，基本沒有變化。採用感應釺焊，氮氣保護，釺焊母材20M，接頭形式為搭接。焊接溫度480°C，釺角光滑完整成型良好。實施例二a釺料合金組成以Cu40%、Gel%、Al_12Si餘量，(1)按釺料成分配料，放入熔煉容器中。O) JfNaCl KCl = I 1熔融混合鹽倒入裝釺料的熔煉容器中，放入在氬氣保護爐中，加熱釺料熔化。( 氮氣霧化制粉。壓縮氮氣氣流將熔融金屬粉碎成小液滴，在保護氣氛下液滴冷凝成顆粒。(4)粉末篩分分級取釺料粉末的粒度範圍1 200 μ m。(5)將粉末真空包裝待用。b釺劑氟鋁酸銫中溫釺劑。c溶劑脫芳烴D80。d粘結劑分子量2300(活性)聚異丁烯。e 添力口劑span20 span40 = 1 1。合成步驟(1)先將釺料與釺劑以1 5比例混合。(2)將溶劑、聚異丁烯、添加劑以65 30 5比例混合物。(3)將⑴與⑵的混合物以0. 01 1比例攪拌均勻，配製成焊膏。本焊膏無特殊氣味，在玻璃容器中存放2個月後觀察，基本沒有變化。採用感應釺焊，氮氣保護，釺焊母材20M，接頭形式為搭接。焊接溫度510°C，釺角光滑完整成型良好。實施例三a釺料合金組成以Cu20%、Ge20%、Al_12Si餘量，(1)按釺料成分配料，放入熔煉容器中。O) JfNaCl KCl = I 1熔融混合鹽倒入裝釺料的熔煉容器中，放入在惰性體保護爐中，加熱釺料熔化。( 氮氣霧化制粉。壓縮氮氣氣流將熔融金屬粉碎成小液滴， 在保護氣氛下液滴冷凝成顆粒。(4)粉末篩分分級取釺料粉末的粒度範圍1 200μπι(5) 將粉末真空包裝待用。b釺劑氟鋁酸銫中溫釺劑。c溶劑脫芳烴D100。d粘結劑分子量2300(活性)聚異丁烯分子量為50000的聚異丁烯=10 5 在80°C下的混合物。
e 添加劑0。合成步驟(1)先將釺料與釺劑以1 2比例混合。(2)將溶劑、聚異丁烯、添加劑以70 30 0比例混合物。(3)將⑴與⑵的混合物以3 1比例攪拌均勻，配製成焊膏。本焊膏無特殊氣味，在玻璃容器中存放2個月後觀察，基本沒有變化。採用感應釺焊，氮氣保護，釺焊母材20M，接頭形式為搭接。焊接溫度480°C，釺角光滑完整成型良好。實施例四a釺料合金組成以Cul8%、Gel5%、Al_12Si餘量，(1)按釺料成分配料，放入熔煉容器中。O) JfNaCl KCl = I 1熔融混合鹽倒入裝釺料的熔煉容器中，放入在氮氣體保護爐中，加熱釺料熔化。( 氬氣霧化制粉。壓縮氬氣氣流將熔融金屬粉碎成小液滴， 在保護氣氛下液滴冷凝成顆粒。(4)粉末篩分分級取釺料粉末的粒度範圍1 200μπι(5) 將粉末真空包裝待用。b釺劑氟鋁酸銫中溫釺劑。c溶劑脫芳烴D80。d粘結劑分子量2300(活性)聚異丁烯分子量為50000的聚異丁烯=10 5 在80°C下的混合物。e添加劑消泡劑(矽油)。合成步驟(1)先將釺料與釺劑以1 1. 5比例混合。(2)將溶劑、聚異丁烯、添加劑以88 10 2比例混合物。(3)將⑴與⑵的混合物以6 1比例攪拌均勻，配製成焊膏。本焊膏無特殊氣味，在玻璃容器中存放2個月後觀察，基本沒有變化。採用感應釺焊，氮氣保護，釺焊母材20M，接頭形式為搭接。焊接溫度480°C，釺角光滑完整成型良好。以上所示為本發明的一實施方式，但本發明不限於上述實施方式，無庸置疑，可以在本發明的技術思想的範圍內進行調整。本發明具有好的布料性能，以及流動性，潤溼性，填縫性，高效率實用性，並且沒有特彆氣味，膏狀鋁基釺料克服了中溫鋁合金釺料較脆難於加工布料的缺點，解決Si基釺料耐腐蝕性差的缺點，適合多種釺焊方法，及不規則接頭焊接、補焊等，本發明可使用自動加料器布料，適合於自動化生產。
權利要求
1.中溫鋁基鋁合金焊膏，包括釺料，釺劑，有機溶劑，粘結劑，其特徵在於釺料，釺劑，有機溶劑，粘結劑，添加劑的質量比如下a釺料以鋁矽合金為基，添加銅，鍺元素，形成的Al-Si-Cu-Ge合金系，其中質量分數為Gel 40%，Cul 40%，Al_12Si餘量；採用霧化方法製備金屬粉末，粒度範圍1 200 μ m ；b釺劑氟鋁酸銫釺劑 c溶劑脫芳烴有機溶劑；d粘結劑選擇分子量在500 50000聚異丁烯混合物或單一分子量的聚異丁烯； e添加劑表面活性劑，增粘劑，消泡劑之一或者其混合物；(1)a b = 1 (0-5)(2)c d e = (65 95) (5 30) (0 5)(3)將(1)與O)的混合物以(1) (2) = (0.01 90) 1配比。
2.製備如權利要求1所述的中溫鋁基鋁合金焊膏，其特徵在於 3釺料(1)按釺料成分配料，放入熔煉容器中；(2)將NaCl、KCl按質量比1 1的熔融混合鹽倒入裝釺料的熔煉容器中，放入在惰性氣體保護爐中，加熱至釺料熔化；(3)將熔融金屬粉碎成小液滴，在保護氣氛下液滴冷凝成顆粒；(4)粉末篩分分級，取釺料粉末的粒度範圍1 200μπι；(5)將粉末真空包裝；b釺劑取粉末狀氟鋁酸銫釺劑； c溶劑選擇脫芳烴有機溶劑；d粘結劑選擇500 50000範圍的不同分子量的異丁烯聚合物作為粘結劑； e添加劑選擇表面活性劑，增粘劑，消泡劑之一或者其混合物； 中溫鋁基鋁合金焊膏合成步驟(1)先將釺料與釺劑混合，或只選擇釺料粉末；(2)將溶劑、聚異丁烯、添加劑混合；(3)將(1)與O)的混合物攪拌均勻，配製成焊膏。
全文摘要
一種中溫鋁基鋁合金焊膏及其製備方法屬於釺焊領域。中溫鋁基鋁合金焊膏包括五部分a中溫鋁基合金粉末b氟鋁酸銫釺劑或改性氟鋁酸銫釺劑c溶劑d粘結劑e添加劑。該發明重點設計了中溫Al-Si-Cu-Ge釺料合金系，該合金系固液區間小，熔點低，強度高，施焊溫度低。該釺料合金係為鋁基合金，成本較低。本發明還設計了新中溫鋁基焊膏的合成方法。本發明的有機物溶劑、粘結劑，對人體無害，焊後殘留物少，粘度可調。本發明便於精確布料，尤其適合形狀不規則的焊縫，而且免除了對帶材，線材布料而進行二次加工的工作，解決Zn基釺料耐腐蝕性差的缺點。釺劑與釺料的配比準確，適合多種釺焊方法。本發明可以釺焊1～7系列的鋁合金。
文檔編號B23K35/363GK102303201SQ201110240378
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月19日 優先權日2011年8月19日
發明者李曉延, 金哲 申請人:北京工業大學