一种预成型焊片及其制备方法与流程

1.本发明焊接材料技术领域，具体涉及一种预成型焊片及其制备方法。


背景技术：

2.目前热交换器或机械的钎焊方法，多使用在接合预定部、即将要通过钎焊进行接合的部分的表面涂布助焊剂而进行钎焊的助焊剂钎焊法，在助焊剂钎焊法中，需要进行在钎焊前涂布助焊剂的作业，而且进行在钎焊完成后去除助焊剂或其残渣的作业，这些作业导致铝制品的制造成本的增大。另外，如果在钎焊完成后不能充分地去除助焊剂或其残渣，则之后在进行了表面处理等的情况等下，还可能导致表面品质的恶化。
3.目前市场上的焊片基本上是裸焊片和在焊片表面涂覆助焊剂的居多，但是在焊片表面涂覆一层助焊剂，由于助焊剂膜较薄且容易使预定部表面的助焊剂膜脆弱化，或被氧化导致助焊剂中的成分得不到很好的运用。
4.因此，亟需一种降低焊接后焊接面的空泡率是提高散热和可靠性，且不在接合预定部表面涂布助焊剂，将助焊剂作为焊片包覆的固体芯层的预成型焊片及其制备方法。


技术实现要素：

5.本发明为了解决降低焊接后焊接面的空泡率，提高散热和可靠性的技术问题提供一种预成型焊片；
6.本发明的第二个目的是提供一种预成型焊片的制备方法。
7.为实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案是：
8.一种预成型焊片，包括芯层和设于芯层周侧的壳层，通过将固体助焊剂芯层内嵌于焊料合金层中形成夹心饼干状，可很好的保护助焊剂不被氧化，无需再钎焊前涂布助焊剂，亦无需在钎焊完成后去除助焊剂，降低了制造成本和焊接后焊接面的空泡率，提高了焊片的可靠性；
9.所述芯层为助焊剂，包括以下组分：65.4-72.6wt％的松香、10.4-14.8wt％的活化剂、5.2-8.6wt％表面活性剂、5.3-6.1wt％的触变剂和3.4-5.2wt％的抗氧化剂；所述表面活性剂由48-56wt％的不饱和脂肪酰胺和44-52wt％的十二烷基磺酸钠复配而成，通过使用不含卤化物的活性剂，以减小焊片对基材的腐蚀性，减少焊接后的残留物；通过加入不饱和脂肪酰胺和十二烷基磺酸钠复配的表面活性剂，使得松香具有较高的抗粘连性和渗透性，在进行钎焊时，助焊剂可渗透于焊料表面，以提高焊片性能的稳定性和可靠性；
10.所述壳层为焊料合金，包括以下组分：92.5-96.5wt％的锡、1.2-2.3wt％的银、0.2-0.9wt％的铜、0.12-0.61wt％碲、0.5-0.8wt％铑、0.09-0.2wt％铱以及1.1-2.8wt％钯，通过添加少量铱、铑元素增加锡合金的强度、硬度和耐热性能，增加焊片外壳的熔点，提高焊片整体的机械强度，通过添加少量碲元素，提高焊片的导电和传热性，配合银、铜形成致密的六方晶格网状结构，便于焊片壳内助焊剂的渗透，降低焊点的空泡率。
11.如上所述的预成型焊片，所述不饱和脂肪酰胺包括油酸酰胺和芥酸酰胺的一种或
多种，通过添加油酸酰胺，以降低助焊剂体系混合时的摩擦力，增强体系的渗透性能。
12.如上所述的预成型焊片，所述活化剂为丁二酸、戊二酸、庚二酸和苹果酸中的一种或多种组合。
13.如上所述的预成型焊片，所述触变剂为对苯二酚、十二羟基硬脂酸和改性氢化蓖麻油中的多种组合，通过采用多种触变剂互相配合，防止焊片塌陷，起到在钎焊中防止出现拖尾、粘连、坍塌等现象的作用。
14.如上所述的预成型焊片，所述松香为氢化松香与歧化松香复配而成，通过氢化松香与歧化松香复配，可提高焊片在基板上的扩展率，使焊片拥有较好的润湿性能，且焊点饱满，表面光亮，成型效果更佳。
15.如上所述的预成型焊片，所述歧化松香与氢化松香的比例为3-4:6-7。
16.如上所述的预成型焊片，所述抗氧化剂为乙氧基喹啉、2-乙基醚唑、甲基苯并三氮唑中的一种或多种组合，可提高焊片的抗氧化性，抑制锡料氧化，有利于减少枕头效应的发生。
17.如上所述的预成型焊片，所述预成型焊片整体形状为方形、圆形、弧形、环形、框形或条形。
18.如上所述的预成型焊片，所述芯层厚度为50-70μm，所述壳层厚度为0.3-0.8mm。
19.为实现上述第二个目的，本发明采用的技术方案是：
20.如上任一项所述预成型焊片的制备方法，包括以下步骤：
21.s1、按所述重量百分比称取上述各合金组分，进行熔炼；
22.s2、将熔融的溶液进行冷却，在模具中压铸成型，得到焊料壳体，备用；
23.s3、将松香加入到容器中，加热至120-140℃，待溶解后，加入表面活性剂，搅拌至完全溶解；
24.s4、保持温度在120-140℃，加入触变剂搅拌直至完全溶解；
25.s5、将温度降至60-80℃，加入抗氧化剂、活化剂，搅拌40-60min，得到液态助焊剂；
26.s6、将液态助焊剂冷却至室温，碾压成型，得到固态助焊剂；
27.s7、将所述固态助焊剂嵌入焊料壳体中，冲压成型，即得。
28.本发明相对于现有技术，有以下优点：
29.1、本发明提供一种预成型焊片，包括芯层和设于芯层周侧的壳层，通过将固体助焊剂芯层内嵌于焊料合金层中形成夹心饼干状，可很好的保护助焊剂不被氧化，无需再钎焊前涂布助焊剂，亦无需在钎焊完成后去除助焊剂，降低了制造成本和焊接后焊接面的空泡率，提高了焊片的可靠性；其中焊料合金外壳成分为锡、银、铜、碲、铑、钯、铱，通过添加少量铱、铑元素增加锡合金的强度、硬度和耐热性能，增加焊片外壳的熔点，提高焊片整体的机械强度，通过添加少量碲元素，提高焊片的导电和传热性，配合银、铜形成致密的六方晶格网状结构，便于焊片壳内助焊剂的渗透，降低焊点的空泡率，且铑铱互相配合有良好的导热导电和延展性，提升焊片的储存的稳定性，改善合金的强度、硬度和耐热性能。
30.2、本技术选用的助焊剂作为芯层，通过使用不含卤化物的活性剂，以减小焊片对基材的腐蚀性，减少焊接后的残留物；通过加入不饱和脂肪酰胺和十二烷基磺酸钠复配的表面活性剂，使得松香具有较高的抗粘连性和渗透性，在进行钎焊时，助焊剂可渗透于焊料表面，以提高焊片性能的稳定性和可靠性。
31.3、本发明提供的一种预成型焊片的制备方法，先后制备助焊剂内芯层以及焊料合金外壳，后将助焊剂芯层内嵌入合金壳中，工艺简便，反应温和，过程中无有害气体产生，适合大批量生产。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
33.图1是本技术一种预成型焊片的剖面图。
具体实施方式
34.下面结合实施例1-5对本发明的技术方案进行说明。
35.实施例1
36.一种预成型焊片，包括焊料合金壳层2和助焊剂内芯层1，其中焊料合金层2的组分配比如表1所示，所述助焊剂的组分配比如表2所示，其制备方法包括以下步骤：
37.按表1、表2重量百分比称取各组分，备用，将表1中的焊料合金进行熔炼；将熔融的溶液进行冷却，在模具中压铸成型，得到焊料壳体，备用；
38.按表2将松香加入到容器中，加热至120℃，待溶解后，加入表面活性剂，搅拌至完全溶解；保持温度在120℃，加入触变剂搅拌直至完全溶解；将温度降至60℃，加入抗氧化剂、活化剂，搅拌40min，得到液态助焊剂；将液态助焊剂冷却至室温，碾压成型，得到固态助焊剂；将所述固态助焊剂嵌入焊料壳体中，冲压成型，即得。
39.实施例2
40.一种预成型焊片，包括焊料合金壳层2和助焊剂内芯层1，其中焊料合金层2的组分配比如表1所示，所述助焊剂的组分配比如表2所示，其制备方法包括以下步骤：
41.按表1、表2重量百分比称取各组分，备用，将表1中的焊料合金进行熔炼；将熔融的溶液进行冷却，在模具中压铸成型，得到焊料壳体，备用；
42.按表2将松香加入到容器中，加热至130℃，待溶解后，加入表面活性剂，搅拌至完全溶解；保持温度在130℃，加入触变剂搅拌直至完全溶解；将温度降至70℃，加入抗氧化剂、活化剂，搅拌50min，得到液态助焊剂；将液态助焊剂冷却至室温，碾压成型，得到固态助焊剂；将所述固态助焊剂嵌入焊料壳体中，冲压成型，即得。
43.实施例3
44.一种预成型焊片，包括焊料合金壳层2和助焊剂内芯层1，其中焊料合金层2的组分配比如表1所示，所述助焊剂的组分配比如表2所示，其制备方法包括以下步骤：
45.按表1、表2重量百分比称取各组分，备用，将表1中的焊料合金进行熔炼；将熔融的溶液进行冷却，在模具中压铸成型，得到焊料壳体，备用；
46.按表2将松香加入到容器中，加热至140℃，待溶解后，加入表面活性剂，搅拌至完全溶解；保持温度在140℃，加入触变剂搅拌直至完全溶解；将温度降至80℃，加入抗氧化剂、活化剂，搅拌60min，得到液态助焊剂；将液态助焊剂冷却至室温，碾压成型，得到固态助焊剂；将所述固态助焊剂嵌入焊料壳体中，冲压成型，即得。
47.实施例4
48.一种预成型焊片，包括焊料合金壳层2和助焊剂内芯层1，其中焊料合金层2的组分配比如表1所示，所述助焊剂的组分配比如表2所示，其制备方法包括以下步骤：
49.按表1、表2重量百分比称取各组分，备用，将表1中的焊料合金进行熔炼；将熔融的溶液进行冷却，在模具中压铸成型，得到焊料壳体，备用；
50.按表2将松香加入到容器中，加热至140℃，待溶解后，加入表面活性剂，搅拌至完全溶解；保持温度在140℃，加入触变剂搅拌直至完全溶解；将温度降至80℃，加入抗氧化剂、活化剂，搅拌60min，得到液态助焊剂；将液态助焊剂冷却至室温，碾压成型，得到固态助焊剂；将所述固态助焊剂嵌入焊料壳体中，冲压成型，即得。
51.实施例5
52.一种预成型焊片，包括焊料合金壳层2和助焊剂内芯层1，其中焊料合金层2的组分配比如表1所示，所述助焊剂的组分配比如表2所示，其制备方法包括以下步骤：
53.按表1、表2重量百分比称取各组分，备用，将表1中的焊料合金进行熔炼；将熔融的溶液进行冷却，在模具中压铸成型，得到焊料壳体，备用；
54.按表2将松香加入到容器中，加热至140℃，待溶解后，加入表面活性剂，搅拌至完全溶解；保持温度在140℃，加入触变剂搅拌直至完全溶解；将温度降至80℃，加入抗氧化剂、活化剂，搅拌60min，得到液态助焊剂；将液态助焊剂冷却至室温，碾压成型，得到固态助焊剂；将所述固态助焊剂嵌入焊料壳体中，冲压成型，即得。
55.表1：实施例1-5的焊料合金粉的组分重量配比
56.组分实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5锡92.50％93.30％94.80％95.60％96.50％银2.30％2.10％1.70％1.40％1.20％铜0.80％0.90％0.50％0.30％0.20％钌0.30％0.61％0.55％0.43％0.29％铑1.10％1.80％1.10％1.00％0.60％铱0.20％0.15％0.10％0.09％0.11％钯2.80％1.14％1.25％1.18％1.10％
57.表2：实施例1-5的助焊剂的组分重量配比
[0058][0059][0060]
将实施例1-5所得预成型焊片做性能测试，测试结果如表3所示：
[0061]
表3：实施例1-5与对比例测试结果
[0062][0063]
从表中可以看出，本发明提供一种预成型焊片，通过将固体助焊剂芯层内嵌于焊料合金层中形成夹心饼干状，可很好的保护助焊剂不被氧化，无需再钎焊前涂布助焊剂，亦无需在钎焊完成后去除助焊剂，降低了制造成本和焊接后焊接面的空泡率，提高了焊片的可靠性；其中焊料合金外壳成分为锡、银、铜、碲、铑、钯、铱，通过添加少量铱、铑元素增加锡合金的强度、硬度和耐热性能，增加焊片外壳的熔点，提高焊片整体的机械强度，通过添加少量碲元素，提高焊片的导电和传热性，配合银、铜形成致密的六方晶格网状结构，便于焊片壳内助焊剂的渗透，降低焊点的空泡率，且铑铱互相配合有良好的导热导电和延展性，提升焊片的储存的稳定性，改善合金的强度、硬度和耐热性能。
[0064]
以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。