本发明属于火工品钎焊生产制造领域，涉及一种钎剂，具体涉及一种用于以环氧树脂为包覆材料的铜电极与镍铬合金丝的钎焊用钎剂。
背景技术：
火工品产品种类多，市场需求大。在生产制造中，决定火工品能否成功点火的关键取决于铜电极与镍铬合金丝的钎焊质量。火工品钎焊使用的钎料为锡铅焊料，钎剂的主要组分为ZnCl2。镍铬合金丝有较高的电阻，同时由于其含有较高的镍和铬，在丝材的表面容易形成一层致密的钝化膜，阻碍了熔融锡铅钎料在其上的润湿性。钎焊过程中使用ZnCl2钎剂，有效的去除了镍铬合金丝表面的钝化膜，并且保护钎缝和镍铬合金丝表面不被氧化和形成新的钝化膜，改善了熔融锡铅钎料的润湿性，使钎缝良好成形。
但是，钎焊后残余钎剂中的氯离子对锡铅钎缝和镍铬合金丝表面的腐蚀性很强，必须对钎缝和钎缝附近被钎接的铜电极与镍铬合金丝表面进行彻底地清洗。尤其对以环氧树脂为包覆材料的火工品元器件来说，氯离子对环氧树脂的腐蚀性很大。如果残余钎剂清洗不彻底，会给火工品环氧树脂包覆材料留下腐蚀破坏的隐患，不便于长期储存。一旦发生环氧树脂材料被残余钎剂腐蚀，使铜电极之间的绝缘遭到破坏，将会存在火工品点火失败的风险。另外，由于钎剂中的氯离子和锌会在钎焊过程中挥发而被焊工吸入肺中，对焊工的健康造成损害。
经对现有技术文献检索发现，公开号为CN200410016987的中国专利公开了“一种无氯钎剂及其在青铜文物钎焊修复中的应用”，公开的无氯钎剂与锡铅银钎料匹配用于古青铜文物修复，钎剂的主要组分为弱酸，对青铜合金的表面氧化膜的去除具有良好的效果，但是对于含镍铬合金元素较高的镍铬合金丝表面的钝化膜则无能为力。另外，电子工业中现有的免清洗钎剂虽然在焊后对钎缝、被钎接材料无腐蚀，但是无法去除镍铬合金丝表面的钝化膜，钎焊时润湿性差，容易造成镍铬合金丝与铜电极的虚焊，达不到火工品的钎焊质量要求。因此，有必要研制对镍铬合金丝、熔融锡铅钎料和铜电极材料均有良好润湿性的无氯离子钎剂，改变目前火工品生产制造过程中因钎焊后残余钎剂清除不彻底引发钎焊接头和环氧树脂绝缘腐蚀破坏问题，改善火工品不能长期储存的现状。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种用于火工品镍铬合金丝与铜电极钎焊用无氯离子钎剂，达到火工品钎焊时去除被钎接材料表面钝化膜，改善熔融锡铅钎料润湿性的目的，且钎剂本身对钎焊接头的腐蚀性小。
本发明是通过以下技术方案实现的，
一种用于火工品铜合金与镍铬合金丝钎焊的无氯离子钎剂，该无氯离子钎剂组成成分包括氟硼酸铵、三乙醇胺、水杨酸和松香水，所述无氯离子钎剂组成成分的质量百分比如下：
氟硼酸铵10-30％；
三乙醇胺10-25％；
水杨酸1-15％；
松香水0-10％；
余量蒸馏水。
本发明钎剂各组分在上述成分范围内，其优选配方按质量百分比为：
氟硼酸铵15-25％；
三乙醇胺15-20％；
水杨酸8-12％；
松香水0-10％；
余量蒸馏水。
所述的松香水组分的含量，当使用含有松香的锡铅钎料时，钎剂组分中可不使用松香水。
本发明的组分设计原理如下：
钎剂按其组分可分为无机钎剂和有机钎剂，无机钎剂的腐蚀性较强；有机钎剂的腐蚀性较弱。本发明钎剂的研制原则是钎焊时对绝缘环氧树脂材料的腐蚀性小,钎焊性能良好。因此在研制时避免选用无机钎剂和带有Cl离子的无机盐类组分，选用有机成分的组分研制新型的钎剂。
本发明选用的氟硼酸铵作为活化剂。氟硼酸铵在100℃左右发生热分解生成高活性的HF和BF3。镍铬合金丝表面钝化膜的去除主要依靠HF和由BF3与三乙醇胺生成有机氟硼化物。氟硼酸铵的使用虽然在钎焊过程中产生了HF，因为氢原子和氟原子间结合的能力相对较强，使得HF在水中不能完全电离，因此形成了一种低浓度的氢氟酸，其对镍铬合金丝材料具有极强的腐蚀性，对环氧树脂材料腐蚀作用较弱。
三乙醇胺是重要的离子耦合剂，可以作为配位体和多种金属离子发生相互作用生产相应的耦合物或络合物，在本发明中的作用主要是配合氟硼酸铵进一步去除镍铬合金丝表面的钝化膜，改善熔融锡铅钎料的润湿性。
松香的作用主要是作为覆盖剂，覆盖在去除表面钝化膜后的镍铬合金丝表面和去除表面氧化膜后的铜电极表面以及熔融锡铅钎料表面，防止钎缝形成过程中被再次钝化或氧化。如果钎料中本身就含有松香时，钎剂中可以不加入松香。
水杨酸的作用主要是依靠羧基的作用，以金属皂的形式除去锡铅钎缝表面的氧化膜。
本发明中蒸馏水的作用主要是作为上述组分的溶剂。
本发明的无氯离子剂在火工品镍铬合金丝与铜电极材料的钎焊过程中匹配锡铅焊料，具有良好的润湿性，钎缝成形良好，残余钎剂容易清洗，对钎缝、被钎接材料以及环氧树脂包覆材料的腐蚀性很小。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例的钎剂组分按照质量百分比如下：
氟硼酸铵10％；
三乙醇胺10％；
水杨酸1％；
余量为蒸馏水。
本实施例的制造过程为：首先用量杯取一定量的蒸馏水称量后倒入烧杯，随后把氟硼酸铵、三乙醇胺和水杨酸按比例称取好，缓慢放入蒸馏水中，边放入边搅拌，直至充分混合均匀，钎剂配置结束。
实施例2
本实施例的钎剂组分按照质量百分比如下：
氟硼酸铵15％；
三乙醇胺13％；
水杨酸5％；
松香水3％；
余量蒸馏水。
本实施例的制造过程为：首先用量杯取一定量的蒸馏水称量后倒入烧杯，随后把氟硼酸铵、三乙醇胺、松香水和水杨酸按比例称取好，缓慢放入蒸馏水中，边放入边搅拌，直至充分混合均匀，钎剂配置结束。
实施例3
本实施例的钎剂组分按照质量百分比如下：
氟硼酸铵20％；
三乙醇胺19％；
水杨酸9％；
松香水5％；
余量蒸馏水。
本实施例的制造过程为：首先用量杯取一定量的蒸馏水称量后倒入烧杯，随后把氟硼酸铵、三乙醇胺、松香水和水杨酸按比例称取好，缓慢放入蒸馏水中，边放入边搅拌，直至充分混合均匀，钎剂配置结束。
实施例4
本实施例的钎剂组分按照质量百分比如下：
氟硼酸铵25％；
三乙醇胺22％；
水杨酸13％；
松香水8％；
余量蒸馏水。
本实施例的制造过程为：首先用量杯取一定量的蒸馏水称量后倒入烧杯，随后把氟硼酸铵、三乙醇胺、松香水和水杨酸按比例称取好，缓慢放入蒸馏水中，边放入边搅拌，直至充分混合均匀，钎剂配置结束。
实施例5
本实施例的钎剂组分按照质量百分比如下：
氟硼酸铵30％；
三乙醇胺25％；
水杨酸15％；
松香水10％；
余量蒸馏水。
本实施例的制造过程为：首先用量杯取一定量的蒸馏水称量后倒入烧杯，随后把氟硼酸铵、三乙醇胺、松香水和水杨酸按比例称取好，缓慢放入蒸馏水中，边放入边搅拌，直至充分混合均匀，钎剂配置结束。
对比例1
采用ZnCl2钎剂作为本实施例钎剂。在蒸馏水中加入适量ZnCl2搅拌均匀即可。
对比例2
不采用钎剂作为实施例
铺展性试验
铺展性试验过程如下：
(1)根据实施例1-5和对比例1进行钎剂的配置，配置好钎剂后备用；
(2)选择与火工品镍铬合金丝成分相近的不锈钢板，先用砂纸打磨光滑，再用酒精擦拭干净备用；
(3)在试验处的不锈钢钢板表面涂抹一种组分的钎剂；
(4)用温度合适的电烙铁头在钎剂中蘸1-2下，然后把锡铅焊丝熔化在不锈钢钢板表面；
(5)等锡铅焊丝冷却凝固后，选择不锈钢钢板表面其它部位，重复过程(1)-(4)；
(6)包括ZnCl2钎剂和无钎剂的锡铅焊点全部获得后，观察锡铅焊点外观形貌和铺展情况。
分别对实施例1-5、对比例1和对比例2的锡铅焊点外观形貌和铺展情况进行观察和对比，结果表明：不用钎剂时(对比例2)，锡铅焊点成形很差，铺展性也差，焊点呈不规则状；与无钎剂时的锡铅焊点相比，采用ZnCl2钎剂(对比例1)时的锡铅焊点成形性和铺展性良好；与无钎剂时的锡铅焊点相比，使用实施例1-5的钎剂获得的锡铅焊点的成形性与铺展性都很好；使用实施例1-5的钎剂，获得的锡铅焊焊点的成形性与铺展性优于使用ZnCl2钎剂(对比例1)时锡铅焊点的成形性和铺展性。使用本发明的钎剂获得的锡铅焊点成形好，铺展性良好。其中，当氟硼酸铵15-25％，三乙醇胺15-20％，水杨酸8-12％，松香水0-10％时，锡铅焊点的成形和铺展情况良好，尤其是本发明实施例3的结果最好，氟硼酸铵20％，三乙醇胺19％，水杨酸9％，松香水5％时锡铅焊点的成形和铺展情况最好。