一种水溶性助焊剂和一种铜材的酸洗方法与流程

本发明属于焊接助焊剂技术领域，具体涉及一种水溶性助焊剂和一种铜材的酸洗方法。

背景技术：

铜线材是应用较为广泛的一种金属材料，铜线材作为电线电缆材料应用时，通常在铜线的表面包覆一层橡胶质地的保护层，以避免外界环境对铜线材的影响。金属铜直接与橡胶保护层接触，容易产生橡胶保护层发粘，铜线变黑等问题，降低电缆的使用性能，因此，需要在铜线表面镀锡，以提高电缆的使用寿命。

热镀锡工艺具有设备投入低、工作效率高、操作简单等多项优点，利用热镀锡工艺可在铜的表面形成所需的锡层。传统的热镀锡工艺包括放线-退火-冷却-干燥-酸洗-镀锡-收线步骤，其中酸洗步骤是用于去除待镀铜材表面的杂质和氧化物，该步骤不仅能得到适于镀锡的铜材，还改善了铜材的焊接性能，因此，酸洗用试剂，即助焊剂得到了广泛关注。

传统助焊剂为盐酸溶液，这类助焊剂能够彻底去除待镀铜材表面的杂质和氧化物，改善镀锡效果，但镀锡时，容易造成液态锡飞溅，产生大量的锡渣，降低锡的利用率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水溶性助焊剂和一种铜材的酸洗方法，利用本发明提供的水溶性助焊剂对铜材进行酸洗，能彻底去除铜材表面的杂质和氧化物，在铜线材表面的残留量少，减少镀锡步骤液态锡的飞溅，提高锡的利用率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水溶性助焊剂，包括以下组分：有机酸、醇醚溶剂和去离子水。

优选的，所述水溶性助焊剂，包括以下质量份的组分：有机酸10～20份、醇醚溶剂1～10份和去离子水70～90份。

优选的，所述有机酸包括甲酸和/或乙酸。

优选的，所述醇醚类溶剂包括乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇乙醚和三丙二醇甲醚中的一种或几种。

优选的，所述醇醚类溶剂为乙二醇丁醚和三丙二醇甲醚。

优选的，所述乙二醇丁醚与三丙二醇甲醚的质量比为3～5:1。

本发明提供了一种铜材的酸洗方法，包括：

将上述技术方案所述水溶性助焊剂与水混合，得到酸洗液；

采用所述酸洗液对铜材进行酸洗。

优选的，所述水溶性助焊剂与水的质量比为1:3～4。

优选的，所述酸洗的方式为将所述铜材穿过酸洗液，所述穿过的速度为30～50m/min。

优选的，还包括对酸洗后的铜材进行镀锡，所述酸洗和镀锡的时间间隔为0.7～1.5s。

本发明提供的水溶性助焊剂包括有机酸、醇醚溶剂和去离子水。本发明以有机酸为活性组分，在醇醚溶剂的作用下，可充分去除待焊接部件表面的氧化物和杂质，且能减少酸性物质在待焊接部件表面的粘附残留，利用本发明提供的水溶性助焊剂处理后的待焊接部件在镀锡过程中，能有效抑制锡液的飞溅，提高锡的利用率。

附图说明

图1为本发明实施例1铜材酸洗前、后的实物图。

具体实施方式

本发明提供了一种水溶性助焊剂，包括以下组分：有机酸、醇醚溶剂和去离子水。

以质量份计，本发明提供的水溶性助剂优选包括：有机酸10～20份、醇醚溶剂1～10份和去离子水70～90份。

本发明提供的水溶性助焊剂优选包括有机酸10～20质量份，再优选为12～18份，更优选为13～15份。在本发明中，所述有机酸优选包括甲酸和/或乙酸，更优选为甲酸；所述有机酸为甲酸和乙酸时，甲酸和乙酸的质量比优选为(1～5):1，更优选为更优选为(2～4):1，再优选为3:1。本发明优选以沸点较低、易于挥发的有机酸为活性组分，可在保证铜材表面氧化物去除效果的基础上，减少酸性组分的残留，避免后续镀锡过程中造成的锡液飞溅。

以所述有机酸的质量份为基准，本发明提供的水溶性助焊剂优选包括醇醚溶剂1～10份，再优选为3～7份，更优选为4～5份。在本发明中，所述醇醚溶剂优选包括乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇乙醚和三丙二醇甲醚中的一种或几种。所述醇醚溶剂为一种组分时，优选为乙醇二丁醚、二丙二醇甲醚或二乙二醇乙醚；所述醇醚溶剂为两种组分时，优选为乙二醇丁醚和三丙二醇甲醚的混合物；所述乙二醇丁醚与三丙二醇甲醚的质量比优选为3～5:1，更优选为4:1。在本发明中，所述醇醚溶剂能够降低水溶性助焊剂的表面张力，进一步减少水溶性助焊剂各组分在待焊接部件表面的残留，减少锡渣产生量，提高锡的利用率。

以所述有机酸的质量份为基准，本发明提供的水溶性助焊剂优选包括去离子水70～90份，再优选为75～85份，更优选为78～82份。在本发明中，所述去离子水能够充分分散有机酸和醇醚溶剂，促进有机酸、醇醚溶剂和待焊接部位氧化物的接触，提高待焊接部位氧化物的去除效果。

本发明对所述水溶性助焊剂的制备方法没有特殊要求，优选将上述组分按照所述用量混合，搅拌均匀即可。

本发明还提供了一种铜材的酸洗方法，包括：

将上述技术方案所述水溶性助焊剂与水混合，得到酸洗液；

采用所述酸洗液对铜材进行酸洗。

本发明将上述技术方案所述水溶性助焊剂与水混合，得到酸洗液。在本发明中，所述水优选为去离子水。在本发明中，所述水溶性助焊剂与水的质量比优选为1:3～4，更优选为1:3.2～3.7，再优选为1:3.4～3.6。

得到酸洗液后，本发明采用所述酸洗液对铜材进行酸洗。本发明对所述铜材没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的，需要进行焊接的铜质材料即可。在本发明实施例中，所述铜材优选包括铜线材，更优选为用于制备电线电缆的铜线材。本发明对所述铜材与酸洗液的用量没有特殊要求，能使铜材在浸没状态下穿过酸洗液即可。

在本发明中，所述酸洗的方式优选将所述铜材穿过酸洗液；所述穿过的速度优选为30～50m/min，再优选为35～45m/min，更优选为40m/min。本发明优选对所述铜材的穿过速度进行上述限定，可在保证铜材表面氧化物去除效果的基础上，提高铜材的处理效率。

酸洗后，本发明优选还包括对酸洗后的铜材进行镀锡；所述酸洗和镀锡的时间间隔优选为0.7～1.5s，更优选为0.9～1.4s，再优选为1s。本发明对所述镀锡的具体方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的镀锡方式即可。在本发明具体实施例中，镀锡时，锡液的温度优选为250～260℃，更优选为255℃。

本发明优选以上述方式处理铜材，可使铜材表面的氧化物及杂质得到充分去除，并且铜材表面残留的酸性组分较少，进行镀锡时，能减少锡液飞溅，降低锡渣生成量，进而达到提高锡液利用率的目的。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供一种水溶性助焊剂和一种铜材的酸洗方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

按照表1所示的用量，将各组分混合，得到水溶性助焊剂；将所得水溶性助焊剂与水按照1:3的质量比混合，得到酸洗液。

将铜线材按照40m/min的速度穿过酸洗液中，进行酸洗，然后进行镀锡，镀锡与酸洗间隔1.05s，即距离为70cm；锡液的温度为250～260℃。

实施例2

按照表1的用量制备水溶性助焊剂，铜线以45m/min的速度穿过酸洗液，酸洗与镀锡之间间隔0.9s，其他同实施例1。

实施例3

按照表1的用量制备水溶性助焊剂，铜线以42m/min的速度穿过酸洗液，酸洗与镀锡之间间隔1s，其他同实施例1。

实施例4～5

按照表1的用量制备水溶性助焊剂，其余同实施例1。

对比例1

以质量浓度为5％的盐酸溶液为助焊剂，对铜材进行处理，处理方式与实施例1相同。

表1实施例1～5水溶性助焊剂的组分及用量(质量份)

性能表征与结果

通过观察铜材酸洗前和酸洗后的形貌，表征水溶性助焊剂的清洗效果，结果如图1，图1中，b部分为实施例1铜材清洗前的形貌图，铜线材为暗黑色，a部分为铜材清洗后的形貌图，铜线材为光亮铜色；由图1的a和b部分对比结果可知，清洗后的铜材裸露较为充分，说明水溶性助焊剂能够去除铜线材表面的氧化物和杂质。其余实施例测试结果相同，均得到了铜裸露充分的线材。

通过观察镀锡工艺过程中锡液的飞溅情况和锡镀层的形貌，定性表征实施例1～5水溶性助焊剂和对比例1助焊剂对镀锡工艺的影响。测试结果列于表2中。

根据锡液的总量和铜材表面锡镀层中锡的质量计算锡的利用率，锡利用率(％)＝铜材表面锡镀层中的锡质量/锡液的总质量，计算结果列于表2。

表2实施例1～5和对比例1助焊剂清洗性能测试结果

由表2测试结果可知，本发明提供的水溶性助焊剂，相对于传统的盐酸溶液助焊剂而言，在不影响对氧化物去除效果的基础上，能减少助焊剂在铜线材表面的残留量，减少锡液飞溅，且所得锡镀层的形貌较好，说明本发明提供的水溶性助焊剂能够满足生产的实际需要；而锡液的利用率接近60％，相对于对比例1所能达到的47％的利用率而言，有明显提升。

由以上实施例可知，本发明提供的水溶性助焊剂以有机酸为活性组分，在醇醚溶剂的作用下，能够保证对铜材表面氧化物和杂质的去除效果；有机酸和醇醚溶剂易于去除，在铜材表面的残留较少；而且所用有机酸和醇醚溶剂在高温状态下不会产生有害气体，环保性好。

本发明以有机酸和醇醚溶剂为水溶性助焊剂的功能组分，能够减少锡渣的产生，提高锡的利用率。

本发明提供的水溶性助焊剂制备工艺和使用工艺简单，适合大量工业化生产、使用。

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。