專利名稱：一種中溫鋁基鋁合金焊膏及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于釬焊材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型中溫鋁基鋁合金焊膏，重點(diǎn)是焊膏各組成部分的成分設(shè)計(jì)及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前中溫鋁合金釬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釬料熔點(diǎn)，但因其中含有貴金屬成分多，生產(chǎn)成本大，而且需要將釬料加工成接頭所需的形狀，然而以上釬料多為脆性釬料，難以加工成接頭所需形狀的焊材，從而限制了它實(shí)際應(yīng)用與推廣。因此，降低貴金屬含量，研究脆性釬料的加工成型法，成為了研制中溫鋁合金釬料的重點(diǎn)。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(yīng)用缺陷，更廣泛的應(yīng)用于尺寸精密、形狀復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)焊接。 而且膏狀釬料不受中溫釬料合金脆性的影響。因此焊膏形式是中溫鋁合金釬料的最佳使用形式。作為現(xiàn)有的中溫鋁合金焊膏技術(shù)如下(1)南京電子器件研究所的涂傳政，葉建軍等人研制了新型的Ag-Cu-Ge-Sn， Ag-Cu-Sn-In合金系列中溫焊膏，其熔化溫度處于500-600°C范圍，這種焊膏由于Sn，Ag的存在，接頭強(qiáng)度和耐腐蝕性達(dá)不到要求而且Ag的含量多，成本較高，只適用于要求有良好導(dǎo)電性的電子產(chǎn)業(yè)；該焊膏的粘結(jié)劑選擇丙烯酸酯，單獨(dú)使用該有機(jī)物做載體會(huì)有使釬焊性能下降。[葉建軍，涂傳政等，Ag-Cu-Ge-Sn新型中溫焊膏的研制與應(yīng)用[J]《新技術(shù)新工藝》·高效焊接與切割·新產(chǎn)品研究與應(yīng)用.2007. 5 :42-44](2)廣州有色金屬金屬研究院等單位也進(jìn)行了中溫鋁焊膏的研制通過氣流霧化法制備粉狀ai基(ai-Ai合金)鋁釬料、化學(xué)共沉淀法合成無腐蝕中溫鋁釬劑、選取白油等作為成膏體，制備出中溫鋁焊膏。該產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中的最大缺點(diǎn)在于釬料合金系選擇ai 基(ai-Ai合金)，會(huì)存在電化學(xué)腐蝕，耐腐蝕性能差，并且不適合真空釬焊方法。白油作為成膏體會(huì)有特殊氣味，并且會(huì)產(chǎn)生殘留。[廣東省科技廳鑒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(yīng)用”項(xiàng)目成果，登記號(hào)20080030](3)美國(guó)福星也研制了中溫鋁焊膏，釬料粉合金成分(Zn Al =88 12或 85 15或80 20)其缺陷如(2)所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種低成本中溫鋁基鋁合金復(fù)合釬料(膏狀焊料)，目的在于發(fā)明能釬焊低熔點(diǎn)鋁合金，為多種鋁合金釬焊提供多種釬焊方法，成本低，耐腐蝕性強(qiáng)，穩(wěn)定性好， 涂覆性和釬焊性能均有提高的高性能中溫鋁合金焊膏，適合復(fù)雜焊接接頭且適合自動(dòng)化焊接的焊膏及其制備方法。中溫鋁基鋁合金焊膏，包括釬料，釬劑，有機(jī)溶劑，粘結(jié)劑，其特征在于釬料，釬劑， 有機(jī)溶劑，粘結(jié)劑，添加劑的質(zhì)量比如下
a釬料以鋁硅合金為基，添加銅，鍺元素，形成的Al-Si-Cu-Ge合金系，其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Gel 40%，Cul 40%，Al_12Si余量；采用霧化方法制備金屬粉末，粒度范圍1 200 μ m ；b釬劑氟鋁酸銫釬劑c溶劑脫芳烴有機(jī)溶劑；d粘結(jié)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。制備所述的中溫鋁基鋁合金焊膏，其特征在于a 釬料(1)按釬料成分配料，放入熔煉容器中；(2)將NaCl、KCl按質(zhì)量比1 1的熔融混合鹽倒入裝釬料的熔煉容器中，放入在惰性氣體保護(hù)爐中，加熱至釬料熔化；(3)將熔融金屬粉碎成小液滴，在保護(hù)氣氛下液滴冷凝成顆粒；(4)粉末篩分分級(jí)，取釬料粉末的粒度范圍1 200 μ m ；(5)將粉末真空包裝；b釬劑取粉末狀氟鋁酸銫釬劑；c溶劑選擇脫芳烴有機(jī)溶劑；d粘結(jié)劑選擇500 50000范圍的不同分子量的異丁烯聚合物作為粘結(jié)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)先將釬料與釬劑混合，或只選擇釬料粉末；(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，配制成焊膏。具體的a釬料按釬料成分配料-在惰性氣體及表面熔鹽保護(hù)熔煉-壓縮氣體氣流將熔融金屬粉碎成小液滴-在保護(hù)氣氛下液滴冷凝成顆粒-粉末篩分分級(jí)取釬料粉末的粒度范圍1 200 μ m-真空包裝。b釬劑將市售氟鋁酸銫釬劑或濕法合成的釬劑烘干，研磨出粒徑1 200μπι粉末。c溶劑選擇無芳香環(huán)和羥基烴類有機(jī)溶劑。d粘結(jié)劑選擇不同分子量的異丁烯聚合物作為粘結(jié)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(jù)使用條件選擇含有消泡劑(硅油、甘油等)，表面活性劑，增粘劑 (硬化蓖麻油)等各種添加劑。本發(fā)明的詳細(xì)技術(shù)原理
￡1釬料本發(fā)明中的釬料以Al_12Si合金為基，添加Cul 40%、Gel_40%以降低釬料的熔化溫度，對(duì)比Ag基釬料降低本，比ai基釬料提高了強(qiáng)度和耐腐蝕性。采用熔融鹽與保護(hù)氣共保護(hù)方法熔煉，氣體霧化制粉工藝加工，釬料粉末晶粒組織細(xì)小，成分均勻，粉末顆粒表面光滑球形度好。具體方法(1)按釬料成分配料，放入熔煉容器中。(2)將NaCl與KCl的熔融混合鹽倒入裝釬料的熔煉容器中，放入在惰性氣體保護(hù)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(hù)氣氛下液滴冷凝成顆粒。(4)粉末篩分分級(jí)取釬料粉末的粒度范圍1 200 μ m，取釬料粉末的粒度范圍1 200微米( 將粉末真空包裝。b釬劑根據(jù)中溫釬料的熔化溫度G50-530°C )，選擇氟鋁酸銫釬劑，該釬劑為非反應(yīng)性銫類釬劑。c溶劑選擇沒有芳香環(huán)和羥基的烴類有機(jī)溶劑。從揮發(fā)性角度講優(yōu)先選擇沸點(diǎn)在50-350°C烴類有機(jī)溶劑。d粘結(jié)劑選擇有機(jī)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釬料、釬劑、溶劑、粘結(jié)劑、添加劑合成焊膏。具體步驟先將a釬料與 b釬劑以任何比例混合。之后將c溶劑、d聚異丁烯、e添加劑以一定比例混合物。將c、d、 e混合物與釬料釬劑混合物按一定比例攪拌均勻，配制成焊膏。其中比例為(I)a b= 1 0-5。a與b的比例根據(jù)釬焊時(shí)的保護(hù)條件選擇，當(dāng)真空釬焊或惰性氣體保護(hù)效果很好的情況下釬劑可從零增至焊膏鋪展性最佳為止；當(dāng)保護(hù)效果不好或是空氣爐中釬焊情況下，b與a的比例可以無限大，直至焊膏潤(rùn)濕鋪展性能達(dá)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(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明的合金系具有固液區(qū)間小，熔點(diǎn)低，強(qiáng)度高，施焊溫度低的優(yōu)點(diǎn)。( 該釬料合金系為鋁基合金，降低了成本，由于鋁基釬料與鋁合金的相溶性最佳，因此，在降低釬料溶點(diǎn)并保證Al基成分同時(shí)通過氣體霧化制備合金粉末是本發(fā)明的特點(diǎn)之一；C3)本發(fā)明采用氟鋁酸銫釬劑，簡(jiǎn)單方便成本低，焊后無需清理，無腐蝕性。(4)本發(fā)明所用的有機(jī)物的選擇與配制方法制備的中溫鋁焊膏，溶解性好，成本低，焊接過程無殘留，粘度可調(diào)。本發(fā)明釬劑與釬料的比例可根據(jù)焊接方法，焊接生產(chǎn)條件調(diào)節(jié)。當(dāng)保護(hù)氣體充分時(shí)，可減少釬劑比例，反之增加。(5)本發(fā)明便于精確布料，尤其適合形狀不規(guī)則的焊縫，而且免除了對(duì)帶材，線材布料而進(jìn)行二次加工的工作，釬劑與釬料的配比準(zhǔn)確，加料的工藝適合于工業(yè)自動(dòng)化的生產(chǎn)。適合真空釬焊、感應(yīng)釬焊、爐中釬焊、火焰釬焊等?？蓱?yīng)用于手工涂布，也可通過自動(dòng)加料器布料。本發(fā)明可以釬焊1 7系列的鋁合金。
具體實(shí)施例方式(除特殊說明外以下實(shí)施例中的比例均為質(zhì)量比)實(shí)施例一a釬料合金組成以Cul%、Ge40%、Al_12Si余量，(1)按釬料成分配料，放入熔煉容器中。O)，將質(zhì)量比為NaCl KCl = I 1熔融混合鹽倒入裝釬料的熔煉容器中，放入在氬氣保護(hù)爐中，加熱至釬料熔化。( 氮?dú)忪F化制粉。(4)粉末篩分分級(jí)取釬料粉末的粒度范圍1 200 μ m。(5)將粉末真空包裝待用。b釬劑氟鋁酸銫中溫釬劑。c溶劑脫芳烴D80。d粘結(jié)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)先將釬料與釬劑以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，配制成焊膏。本焊膏無特殊氣味，在玻璃容器中存放2個(gè)月后觀察，基本沒有變化。采用感應(yīng)釬焊，氮?dú)獗Ｗo(hù)，釬焊母材20M，接頭形式為搭接。焊接溫度480°C，釬角光滑完整成型良好。實(shí)施例二a釬料合金組成以Cu40%、Gel%、Al_12Si余量，(1)按釬料成分配料，放入熔煉容器中。O) JfNaCl KCl = I 1熔融混合鹽倒入裝釬料的熔煉容器中，放入在氬氣保護(hù)爐中，加熱釬料熔化。( 氮?dú)忪F化制粉。壓縮氮?dú)鈿饬鲗⑷廴诮饘俜鬯槌尚∫旱?，在保護(hù)氣氛下液滴冷凝成顆粒。(4)粉末篩分分級(jí)取釬料粉末的粒度范圍1 200 μ m。(5)將粉末真空包裝待用。b釬劑氟鋁酸銫中溫釬劑。c溶劑脫芳烴D80。d粘結(jié)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)先將釬料與釬劑以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，配制成焊膏。本焊膏無特殊氣味，在玻璃容器中存放2個(gè)月后觀察，基本沒有變化。采用感應(yīng)釬焊，氮?dú)獗Ｗo(hù)，釬焊母材20M，接頭形式為搭接。焊接溫度510°C，釬角光滑完整成型良好。實(shí)施例三a釬料合金組成以Cu20%、Ge20%、Al_12Si余量，(1)按釬料成分配料，放入熔煉容器中。O) JfNaCl KCl = I 1熔融混合鹽倒入裝釬料的熔煉容器中，放入在惰性體保護(hù)爐中，加熱釬料熔化。( 氮?dú)忪F化制粉。壓縮氮?dú)鈿饬鲗⑷廴诮饘俜鬯槌尚∫旱危?在保護(hù)氣氛下液滴冷凝成顆粒。(4)粉末篩分分級(jí)取釬料粉末的粒度范圍1 200μπι(5) 將粉末真空包裝待用。b釬劑氟鋁酸銫中溫釬劑。c溶劑脫芳烴D100。d粘結(jié)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)先將釬料與釬劑以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，配制成焊膏。本焊膏無特殊氣味，在玻璃容器中存放2個(gè)月后觀察，基本沒有變化。采用感應(yīng)釬焊，氮?dú)獗Ｗo(hù)，釬焊母材20M，接頭形式為搭接。焊接溫度480°C，釬角光滑完整成型良好。實(shí)施例四a釬料合金組成以Cul8%、Gel5%、Al_12Si余量，(1)按釬料成分配料，放入熔煉容器中。O) JfNaCl KCl = I 1熔融混合鹽倒入裝釬料的熔煉容器中，放入在氮?dú)怏w保護(hù)爐中，加熱釬料熔化。( 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(hù)氣氛下液滴冷凝成顆粒。(4)粉末篩分分級(jí)取釬料粉末的粒度范圍1 200μπι(5) 將粉末真空包裝待用。b釬劑氟鋁酸銫中溫釬劑。c溶劑脫芳烴D80。d粘結(jié)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(硅油)。合成步驟(1)先將釬料與釬劑以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，配制成焊膏。本焊膏無特殊氣味，在玻璃容器中存放2個(gè)月后觀察，基本沒有變化。采用感應(yīng)釬焊，氮?dú)獗Ｗo(hù)，釬焊母材20M，接頭形式為搭接。焊接溫度480°C，釬角光滑完整成型良好。以上所示為本發(fā)明的一實(shí)施方式，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，無庸置疑，可以在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明具有好的布料性能，以及流動(dòng)性，潤(rùn)濕性，填縫性，高效率實(shí)用性，并且沒有特別氣味，膏狀鋁基釬料克服了中溫鋁合金釬料較脆難于加工布料的缺點(diǎn)，解決Si基釬料耐腐蝕性差的缺點(diǎn)，適合多種釬焊方法，及不規(guī)則接頭焊接、補(bǔ)焊等，本發(fā)明可使用自動(dòng)加料器布料，適合于自動(dòng)化生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.中溫鋁基鋁合金焊膏，包括釬料，釬劑，有機(jī)溶劑，粘結(jié)劑，其特征在于釬料，釬劑，有機(jī)溶劑，粘結(jié)劑，添加劑的質(zhì)量比如下a釬料以鋁硅合金為基，添加銅，鍺元素，形成的Al-Si-Cu-Ge合金系，其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Gel 40%，Cul 40%，Al_12Si余量；采用霧化方法制備金屬粉末，粒度范圍1 200 μ m ；b釬劑氟鋁酸銫釬劑 c溶劑脫芳烴有機(jī)溶劑；d粘結(jié)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.制備如權(quán)利要求1所述的中溫鋁基鋁合金焊膏，其特征在于 3釬料(1)按釬料成分配料，放入熔煉容器中；(2)將NaCl、KCl按質(zhì)量比1 1的熔融混合鹽倒入裝釬料的熔煉容器中，放入在惰性氣體保護(hù)爐中，加熱至釬料熔化；(3)將熔融金屬粉碎成小液滴，在保護(hù)氣氛下液滴冷凝成顆粒；(4)粉末篩分分級(jí)，取釬料粉末的粒度范圍1 200μπι；(5)將粉末真空包裝；b釬劑取粉末狀氟鋁酸銫釬劑； c溶劑選擇脫芳烴有機(jī)溶劑；d粘結(jié)劑選擇500 50000范圍的不同分子量的異丁烯聚合物作為粘結(jié)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)先將釬料與釬劑混合，或只選擇釬料粉末；(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，配制成焊膏。
全文摘要
一種中溫鋁基鋁合金焊膏及其制備方法屬于釬焊領(lǐng)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氟鋁酸銫釬劑或改性氟鋁酸銫釬劑c溶劑d粘結(jié)劑e添加劑。該發(fā)明重點(diǎn)設(shè)計(jì)了中溫Al-Si-Cu-Ge釬料合金系，該合金系固液區(qū)間小，熔點(diǎn)低，強(qiáng)度高，施焊溫度低。該釬料合金系為鋁基合金，成本較低。本發(fā)明還設(shè)計(jì)了新中溫鋁基焊膏的合成方法。本發(fā)明的有機(jī)物溶劑、粘結(jié)劑，對(duì)人體無害，焊后殘留物少，粘度可調(diào)。本發(fā)明便于精確布料，尤其適合形狀不規(guī)則的焊縫，而且免除了對(duì)帶材，線材布料而進(jìn)行二次加工的工作，解決Zn基釬料耐腐蝕性差的缺點(diǎn)。釬劑與釬料的配比準(zhǔn)確，適合多種釬焊方法。本發(fā)明可以釬焊1～7系列的鋁合金。
文檔編號(hào)B23K35/363GK102303201SQ201110240378
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者李曉延, 金哲 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)