一种用于不锈钢软钎焊的固态助焊剂及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及助焊剂领域，尤其是一种用于不锈钢软钎焊的固态助焊剂及制备方 法。
【背景技术】
[0002] 美国焊接学会（AWS)规定钎料液相线温度高于450°C所进行的钎焊为硬钎焊，低 于450°C所进行的钎焊为软钎焊。软钎焊主要依靠钎料对母材的润湿来形成接头。软钎焊 是低温焊接工艺，与硬钎焊相比它具有以下特点：（1)软钎焊可用烙铁、喷灯等普通热源进 行钎焊，易于操作；（2)加热温度低，母材金属的组织性能变化不大，可以使被焊件以任何 方式焊接，其可能发生的膨胀、强度变化和变形都较小；（3)钎焊生产率高，一次性能焊接 几十至几千个焊缝，易于实现自动化生产；(4)由于使用的钎料熔化温度低，钎焊时助焊剂 不易被烧焦且适合的焊剂化合物可选择的范围广，性能更优。
[0003] 目前市场上有大部分电阻器和电容器的导线采用不锈钢材料作为引脚，新型的不 锈钢线引脚耐弯折，韧性强，耐扭转；其耐振性为普通钢线引脚的3-6倍，电子元器件软钎 焊接后更可靠，产品使用寿命更长，成本更低；同时，随着各种电子装置在外观美观、表面质 感良好、以及高强度等性能方面的追求，电子产品更多的采用各种表面、强度处理后的不锈 钢壳体。
[0004] 然而，现有技术中的不锈钢软钎焊技术因焊接温度过高而存在诸多难点和缺陷； 同时不锈钢成分复杂，表面有多种成分和结构的氧化物，软钎料与不锈钢材料的润湿较差， 要实现不锈钢软钎焊技术需要制备出性能优异的软钎焊助焊剂。与此同时，现有技术中所 公开的不锈钢用焊接材料和技术主要集中在硬钎焊，典型的是以矿石、钛酸钾、钛白粉、金 属铬化合物、氧化铋、稀土氧化物或者氟化物，以及碳、硅、锰、磷等成分组合熔炼而成用于 硬钎焊的不锈钢焊条、焊丝、焊粉等，这些产品在使用过程中焊接温度高、需要采用电弧焊 等装备，故而在电子元器件和电子设备壳体的焊接方面并不适用，无法满足电子产品要求 焊点小、可靠性高、表面平整、焊点光亮等特性。
【发明内容】
[0005] 本发明解决的技术问题是提供一种用于不锈钢软钎焊的固态助焊剂及制备方法， 能够有效解决320-420 °C软钎焊的焊接活性不能满足实际生产需求的问题，能够有效解决 助焊性能不稳定的问题，能够有效解决软钎焊料铺展状况差、扩展率低的问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于不锈钢软钎焊的固态助焊剂，其特 征在于，以重量百分比计算，该固态助焊剂包括：
[0007] 有机助溶剂0-68. 5 %，金属活性剂0-19. 8 % ;酸类活性剂0-39. 8 %，缓蚀剂 0. 1-0. 8%，余量为有机载体；其中，
[0008] 所述有机助溶剂为丙三醇、二甘醇、乙醇胺、乙二胺、三乙醇胺、丁二醇胺、脂肪胺、 二乙胺、二乙烯三胺、3-丙醇胺、聚乙烯亚胺、羟胺、α-羟乙基乙二胺、羟二乙基乙二胺、四 羟乙基二胺、丁二酸胺、N，N-二乙基乙醇胺、四氢糖醇中的一种或多种；
[0009] 所述金属活性剂为二醋酸二丁基锡、二甲基锡、氯化亚锡、氟化亚锡、氟硼酸锡、氧 化钛、硫酸锌、氧化锌、氟化锌、氧化镍、氟化镍、氯化镍中的一种或者多种；
[0010] 所述酸类活性剂为一元羧酸、二元羧酸、2-羟基丙酸、苹果酸、顺丁烯二酸、氟硼 酸、氢氟酸、酒石酸、肉桂酸、十一碳二酸、十二碳二酸、L-氨基酸、水杨酸中的一种或多种；
[0011] 所述缓蚀剂为苯并三氮唑、三唑类、咪唑啉类有机物中的一种；
[0012] 所述有机载体为氢化松香、水溶性松香树脂、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚丙烯、聚丙 烯酰胺、聚丁烯中的一种或多种。
[0013] 上述用于不锈钢软钎焊的固态助焊剂还可具有如下特点，所述固态助焊剂包括：
[0014]
[0015] 上述用于不锈钢软钎焊的固态助焊剂还可具有如下特点，所述固态助焊剂包括：
[0016]
[0017] 上述用于不锈钢软钎焊的固态助焊剂还可具有如下特点，所述固态助焊剂包括：
[0018]
[0019]
[0020] 上述用于不锈钢软钎焊的固态助焊剂还可具有如下特点，所述固态助焊剂包括：
[0021]
[0022] 另外，本发明还提供了一种如前所述固态助焊剂的制备方法，其特征在于，包括如 下步骤：
[0023] 步骤a，以重量比计，将有机助溶剂与金属活性剂混合搅拌；
[0024] 步骤b，将步骤a配置的溶液中加入酸类活性剂，并静置24小时；
[0025] 步骤c，将步骤b配置的溶液加热至140_145°C去除反应过程中带入或产生的水 分，进而冷却到室温，并得到固态结晶物；
[0026] 步骤d，将步骤c得到的固态结晶物置于反应釜中，加热并保持温度为105_120°C， 并搅拌至熔为液态物质；
[0027] 步骤e，将缓蚀剂加入到熔融的液态物质中，持续搅拌5_30min ;
[0028] 步骤f，将步骤e的液态物质冷却至温度90-95 °C，加入有机载体并搅拌 l〇-20min ；
[0029] 步骤g，将步骤f的混合物冷却到室温，得到用于不锈钢软钎焊的固态助焊剂。
[0030] 本发明所制备的助焊剂由有机助溶剂、金属活性剂和酸类活性剂三者完全反应制 备得到具有去除不锈钢表层氧化物性能的固态结晶物；该固态结晶物在70_80°C间发生固 液态转变，无刺激性气味，常温下为中性物质，在焊接被加热时能分解并能有效去除不锈钢 表层氧化物和油脂的作用，同时其中添加的金属离子能与表层的金属单质迅速发生置换反 应，在其表层覆盖一层与软钎料润湿性良好的金属结合层。
[0031] 本发明助焊剂中添加的金属活性剂在有机助溶剂与酸类活性剂反应产物中溶解 或均匀分布，软钎焊接过程中，金属活性剂以正、负离子态呈现，与表层裸露的单质原子作 用，发生置换反应并在不锈钢表层生成新的异种金属层，该新金属层与不锈钢基体能达到 冶金结合，并与熔融的软钎料润湿良好，能促进软钎料在基体表层的铺展，提升焊点可靠 性，有效保证焊点服役寿命。
[0032] 本发明助焊剂的缓蚀剂能够在焊接完成后，与残留的腐蚀性离子等物质形成稳定 的无腐蚀性产物，减少残留物对焊点接头以及电子元器件的腐蚀，提高元器件和设备的使 用寿命。
[0033] 本发明助焊剂的载体为水溶性、易挥发无残留有机溶剂，能调整有机助溶剂、金属 活性剂和缓蚀剂混合物的状态，保证在常温下呈高强度的固态，并且在无铅焊锡丝拉拔工 艺过程中快速固化，无助焊剂溢出现象。
[0034] 本发明助焊剂，适用于320_420°C范围内的机械自动焊、手工烙铁焊和应用于较大 电子器件时的火焰喷焊等，能实现对多种成分的不锈钢电子器件进行软钎焊。
[0035] 相对于现有技术，本发明上述技术方案具有如下有益效果：
[0036] 1，本发明采用有机助溶剂、金属活性剂与酸类活性剂的反应产物作为助焊剂中的 去膜成分和活性成分，在常温下呈高强度固态、低吸潮性、对焊点接头以及烙铁头无腐蚀 性，助焊性能稳定；尤其是在320-420°C的软钎焊温度下能充分发挥焊接活性，有效去除不 锈钢器件的表层氧化物，软钎焊料铺展状况良好，扩展率高。
[0037] 2,本发明助焊剂中添加金属活性剂，在焊接过程中同时发挥去除氧化膜和形成新 金属单质表层的作用，能有效促进无铅钎料在器件表层的润湿铺展，提高软钎料与基板的 润湿性能以及焊点强度。
[0038] 3,本发明采用的有机载体为水溶性且易挥发的有机物，焊后残留物少，可用水清 洗。
[0039] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
【具体实施方式】
[0040] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本发明的实施例 进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可 以相互任意组合。
[0041] 本发明提供了一种用于不锈钢软钎焊的固态助焊剂，以重量百分比计算，该固态 助焊剂包括：
[0042] 有机助溶剂0-68. 5 %，金属活性剂0-19. 8 % ;酸类活性剂0-39. 8 %，缓蚀剂 0. 1-0. 8%，余量为有机载体；其中，
[0043] 所述有机助溶剂为丙三醇、二甘醇、乙醇胺、乙二胺、三乙醇胺、丁二醇胺、脂肪胺、 二乙胺、二乙烯三胺、3-丙醇胺、聚乙烯亚胺、羟胺、α-羟乙基乙二胺、羟二乙基乙二胺、四 羟乙基二胺、丁二酸胺、N，N-二乙基乙醇胺、四氢糖醇中的一种或多种；
[0044] 所述金属活性剂为二醋酸二丁基锡、二甲基锡、氯化亚锡、氟化亚锡、氟硼酸锡、氧 化钛、硫酸锌、氧化锌、氟化锌、氧化镍、氟化镍、氯化镍中的一种或者多种；
[0045] 所述酸类活性剂为一元羧酸、二元羧酸、2-羟基丙酸、苹果酸、顺丁烯二酸、氟硼 酸、氢氟酸、酒石酸、肉桂酸、十一碳二酸、十二碳二酸、L-氨基酸、水杨酸中的一种或多种；
[0046] 所述缓蚀剂为苯并三氮唑、三唑类、咪唑啉类有机物中的一种；
[0047] 所述有机载体为氢化松香、水溶性松香树脂、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚丙烯、聚丙 烯酰胺、聚丁烯中的一种或多种。
[0048] 相应的，本发明还提供了一种如前所述固态助焊剂的制备方法，其特征在于，包括 如下步骤：
[0049] 步骤a，以重量比计，将有机助溶剂与金属活性剂混合搅拌；
[0050] 步骤b，将步骤a配置的溶液中加入酸类活性剂，并静置24小时；
[0051] 步骤c，将步骤b配置的溶液加热至140-145°c去除反应过程中带入或产生的水 分，进而冷却到室温，并得到固态结晶物；
[0052] 步骤d，将步骤c得到的固态结晶物置于反应釜中，加热并保持温度为105_120°C， 并搅拌至熔为液态物质；
[0053] 步骤e，将缓蚀剂加入到熔融的液态物质中，持续搅拌5_30min ;
[0054] 步骤f，将步骤e的液态物质冷却至温度90-95 °C，加入有机载体并搅拌 l〇-20min ；
[0055] 步骤g，将步骤f的混合物冷却到室温，得到用于不锈钢软钎焊的固态助焊剂。
[0056] 相应的，本发明提供了如下多个具体实施例（需要说明的是：以下实施例组分含 量均以重量百分比计）；
[0057] 实施例1
[0058] -种用于不锈钢软钎焊的固态助焊剂，原料