一种陶瓷焊锡头表面处理涂料制备方法和应用与流程

1.本发明涉及电子电器产品锡焊接技术领域，具体为一种陶瓷焊锡头表面处理涂料、制备方法以及该涂料在陶瓷焊锡头上的应用。


背景技术：

2.焊锡是在焊接线路中连接电子元器件的重要工业原材料，是一种熔点较低的焊料，主要指用锡基合金做的焊料。焊锡的制作方法是先用熔融法制锭，然后压力加工成材。
3.传统的电子电器产品锡焊接是通过金属电烙头工具来实现的。但由于在使用的过程中，金属电烙头长期处于高温工作状态(250—350℃)。金属电烙头容易氧化变黑，锡焊能力随着金属电烙头氧化程度的增加而下降，从而导致工作效率降低，产品的锡焊质量不稳定，出现虚焊、脱焊的现象。
4.另外，金属电烙头的主体是铜，表面需要分别依次镀上铁、镍、铬、锡来减缓金属电烙头氧化的速度。传统金属电烙头的成本高，寿命短、维护难，造成企业使用成本大，锡焊质量参差。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种陶瓷焊锡头表面处理涂料制备方法和应用，采用的技术方案是，按重量份包括以下组分：5-10份银盐、1-50份氧化银、0.5-1份氯化银、0.5-5份三氯化金、5-10份硫磺、20-30份水、5-20份稳定剂、0.5-2份分散剂、2-5份粘合剂、30-50份低张力溶剂和1-2份增塑剂。
6.作为本发明的一种优选技术方案，所述银盐为硫酸银、硝酸银中的至少一种，且纯度为99-99.9％，为后续反应提供银离子。
7.作为本发明的一种优选技术方案，所述氧化银、所述氯化银、所述三氯化金的纯度均为99-99.9％，高纯度避免引入杂质。氧化银是一种棕褐色立方晶系结晶或棕黑色粉末，微溶于水，易溶于酸和氨水，受热超300℃易分解成银单质和氧气；三氯化金吸湿性很强，极易溶于水及乙醇。温度高于160℃或光照时会分解，并产生多种有大量配体的配合物。
8.作为本发明的一种优选技术方案，所述硫磺为硫单质，水为纯水。
9.作为本发明的一种优选技术方案，所述稳定剂采用纯度为99.9％的松脂。
10.作为本发明的一种优选技术方案，所述分散剂为丙烯酸酯，所述粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛，所述低张力溶剂为硝基苯、松节油中的至少一种，所述增塑剂为环氧乙酰蓖麻油酸甲酯。丙烯酸酯在涂料中既可作分散剂，也可作胶黏剂、成膜剂；本技术中，主要是分散作用，也协同在烧结前起粘合作用；聚乙烯醇缩丁醛(简称：pvb)是由聚乙烯醇与丁醛在酸催化下缩合的产物。由于
pvb分子含有较长支链，具有良好的柔顺性，玻璃化温度低，有很高的拉伸强度和抗冲击强度；pvb具有优良的透明度，良好的溶解性，很好的耐光、耐水、耐热、耐寒和成膜性。它含有的官能团可以进行乙酞基的皂化反应、羟基的醋化、磺酸化等各种反应，与玻璃、金属等材料有很高的粘接力。
11.本发明还公开了一种制备上述陶瓷焊锡头表面处理涂料的方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：步骤1，准备物料，按重量称取各组分物料备用；步骤2，将称量好的银盐、三氯化金加入水中充分搅拌，得混合物a；银盐中硝酸银易溶于水，硫酸银微溶于水，故此处得到的混合物a中有未溶解的硫酸银；步骤3，将松节油、硫磺、稳定剂为松脂混合溶解，并在170℃条件下保温2小时，保温过程中发生如下反应：s+c19h29cooh
→
[c19h29coos]充分反应后得到硫化香脂混合物；反应过程中松节油会挥发，需适时向反应体系中补充松节油；步骤4，将所述步骤2中得到的所述混合物a与所述步骤3中得到的所述硫化香脂混合物混合后，在55℃下保温，并搅拌，通过搅拌能够使[c19h29coos]与au
+
和ag
+
充分接触，发生反应生成不溶于水的硫化松香酸脂盐，而该盐是可溶于松节油中而变成溶液，其密度大于水，故反应后上层为水，下层为松节油混合溶液，将上层水分离后，得硫化香脂盐；在络合反应进行过程中，银离子不断被硫化香脂络合，生成不溶于水的而溶于有机溶剂的有机金属盐，从而使水中的银离子浓度不断减少，根据难溶物的电离平衡原理，未溶解的硫酸银最后会逐渐溶解而被络合成新的物质；保温过程中发生如下反应：[c19h29coos]+au
+
→
[c19h29coau][c19h29coos]+ag
+
→
[c19h29coag]步骤5，将氧化银、氯化银、分散剂、粘合剂、增塑剂和低张力溶剂加入所述步骤4中得到的硫化香脂盐中并搅拌均匀，得混合物b；分散剂可使氧化银和氯化银均一分散在体系中，同时也能防止颗粒的沉降和凝聚；步骤6，使用聚氨酯球磨罐将所述步骤5中得到的所述混合物b球磨2-3小时，将混合物b中的大颗粒物充分粉碎，并经350目尼龙筛网过滤去除涂料中的粗颗粒，并通过筛网的网线切割涂料中的气泡，使得到的混合涂料体系均一；步骤7，将硝基苯加入到所述步骤6得到的混合涂料中，增大涂料的黏度，若黏度过低会导致涂料出现流挂，在真空条件下搅拌均匀，可防止混合过程中产生气泡。
[0012]
本发明还公开了一种陶瓷焊锡头表面处理涂料的应用，采用的技术方案是，包括以下步骤：步骤a，准备物料，根据待喷涂工件所需的加工工艺向涂料中加入硝基苯和松节油以调节涂料粘度得涂料a备用；步骤b，上浆加工，在常温下使用喷涂、丝印、移印或淋的加工工艺将所述步骤a中得到的所述涂料a涂覆在陶瓷焊锡头表面，待表层的涂料a晾干后得到初步加工工件；
步骤c，素烧，将所述步骤2中得到的初步加工件放入电炉中，并使电炉以10℃/min的速度缓慢升温至150-250℃，使所述涂料a中的有机物彻底氧化分解，得半制加工工件；步骤d，烧结成型，将所述步骤c中得到的半制加工工件放入450-800℃的电炉中保温2-4小时，保温结束后自然冷却即可。
[0013]
本发明的有益效果：本发明通过使用银盐、三氯化金与[c19h29coos]反应得到硫化松香盐，并向硫化松香盐中加入氧化银、氯化银、分散剂、粘合剂和增塑剂获得涂料，制备过程中未使用有毒有害的有机溶剂，工艺环保，且能保护工作人员的身心健康；在涂料烧结后，陶瓷焊锡头表面能够形成一层致密、不氧化金属层，从而不会因电烙头的氧化导致锡焊能力降低。
[0014]
进一步的，陶瓷焊锡头采用本涂料处理，处理成本低，处理后使用寿命长，维护容易。
[0015]
进一步的，涂料中的有机物总含量少，涂料密度高，烧结时的收缩率仅为5％左右，变形小，涂层结构致密。
具体实施方式
[0016]
实施例1
[0017]
本实施例公开了一种陶瓷焊锡头表面处理涂料的第一种实施方式，采用的技术方案是，包括银盐10份，氧化银10份，氯化银0.5份，三氯化金0.5份，硫磺10份，水30份，松脂20份，丙烯酸酯0.5份，聚乙烯醇缩丁醛(pvb)2份，硝基苯25份，松节油20份，环氧乙酰蓖麻油酸甲酯1份。
[0018]
作为本发明的一种优选技术方案，所述银盐为6份硫酸银和4份硝酸银。
[0019]
作为本发明的一种优选技术方案，所述硫酸银、所述硝酸银、所述氧化银、所述氯化银、所述三氯化金纯度为99％。
[0020]
本实施例还公开了一种陶瓷焊锡头表面处理涂料的制备方法的第一种实施方式，采用的技术方案是，包括以下步骤：步骤1，准备物料，按重量称取各组分物料备用；步骤2，将称量好的硫酸银、硝酸银、三氯化金加入水中充分搅拌，得混合物a；步骤3，将松节油、硫磺、稳定剂为松脂混合溶解，并在170℃条件下保温2小时，充分反应后得到硫化香脂混合物a；反应过程中松节油会挥发，需适时向反应体系中补充松节油，以维持体系稳定，防止溶质析出；步骤4，将所述步骤2中得到的所述混合物a与所述步骤3中得到的所述混合物b混合后，在55℃条件下恒温搅拌，使[c19h29coos]与au
+
和ag
+
充分接触，反应后将上层水和产物分离后，得硫化香脂盐；步骤5，将氧化银、氯化银、丙烯酸酯，聚乙烯醇缩丁醛，环氧乙酰蓖麻油酸甲酯和硝基苯加入所述步骤4中得到的硫化香脂盐中并搅拌均匀，得混合物b；步骤6，使用聚氨酯球磨罐将所述步骤5中得到的所述混合物b球磨3小时，充分破碎大颗粒物，粉碎处理后，并经350目尼龙筛网过滤去除涂料中的粗颗粒，并去除气泡，使得到的混合涂料体系均一；步骤7，将硝基苯加入到所述步骤6得到的混合涂料中，增大涂料的黏度，优化使用
效果，在真空条件下搅拌均匀，可防止混合过程中产生气泡，降低涂料层密实度。
[0021]
本实施例还公开一种陶瓷焊锡头表面处理涂料的应用的第一种实施方式，采用的技术方案是，包括以下步骤：步骤a，准备物料，根据待喷涂工件所需的加工工艺向涂料中加入硝基苯和松节油，以调节涂料粘度得涂料a备用，硝基苯能够增大涂料粘度，松节油能够降低粘度；步骤b，上浆加工，在常温下使用喷涂工艺将所述步骤a中得到的所述涂料a均匀涂覆在陶瓷焊锡头表面，待表层的涂料a晾干后得到初步加工工件，此时涂料a均匀附着在初步加工工件表面，并凝固成膜；步骤c，素烧，将所述步骤2中得到的初步加工件放入电炉中烘烤，并使电炉以10℃/min的速度缓慢升温至150℃，使所述涂料a中的有机物彻底氧化分解，得半制加工工件；步骤d，烧结成型，将所述步骤c中得到的半制加工工件放入450℃的电炉中保温4小时，对半制加工工件表面的漆膜进行烧结，保温结束后自然冷却即可。
[0022]
实施例2
[0023]
本实施例与实施例1的区别在于，所述银盐为10份硫酸银。
[0024]
实施例3
[0025]
本实施例与实施例1的区别在于，所述银盐为10份硝酸银。
[0026]
实施例4
[0027]
本实施例与实施例1的区别在于，包括银盐8份，氧化银20份，氯化银0.6份，三氯化金2份，硫磺8份，水25份，松脂15份，丙烯酸酯1份，聚乙烯醇缩丁醛(pvb)3份，松节油25份，环氧乙酰蓖麻油酸甲酯1.3份。
[0028]
作为本发明的一种优选技术方案，所述银盐包括硫酸银4份、硝酸银4份。
[0029]
实施例5
[0030]
本实施例与实施例4的区别在于，所述银盐为8份硫酸银。
[0031]
实施例6
[0032]
本实施例与实施例4的区别在于，所述银盐为8份硝酸银
[0033]
实施例7
[0034]
本实施例与实施例1的区别在于，包括银盐6份，氧化银30份，氯化银0.8份，三氯化金4份，硫磺6份，水25份，松脂10份，丙烯酸酯1.5份，聚乙烯醇缩丁醛(pvb)4份，松节油5份，环氧乙酰蓖麻油酸甲酯1.7份。
[0035]
作为本发明的一种优选技术方案，所述银盐包括硫酸银4份、硝酸银2份。
[0036]
实施例8
[0037]
本实施例与实施例7的区别在于，所述银盐为硫酸银6份。
[0038]
实施例9
[0039]
本实施例与实施例7的区别在于，所述银盐为硝酸银6份。
[0040]
实施例10
[0041]
本实施例与实施例1的区别在于，包括银盐8份，氧化银40份，氯化银1份,三氯化金5份，硫磺10份，水20份，松脂5份，丙烯酸酯2份，聚乙烯醇缩丁醛(pvb)5份，松节油15份，环氧乙酰蓖麻油酸甲酯2份。
[0042]
作为本发明的一种优选技术方案，所述银盐包括硫酸银2份、硝酸银6份。
[0043]
实施例11
[0044]
本实施例与实施例10的区别在于，所述银盐为硫酸银8份。
[0045]
实施例12
[0046]
本实施例与实施例10的区别在于，所述银盐为硝酸银8份。
[0047]
采用现有金属电烙头为对比例1，将实施例1-12所得涂料与对比例1所用涂料进行对比，结果如下：对比，结果如下：
[0048]
根据上述对比可知，本发明相对现有技术不含6价铬、挥发性有机物等有毒成分。
[0049]
将实施例1-12所得陶瓷焊锡头与对比例1进行对比，结果如下：
[0050]
根据上述对比可知，采用本发明所述的制备方法制备的陶瓷焊锡头表面处理涂料在陶瓷焊锡头中应用时，加工工艺无污染、不氧化、锡焊能力稳点良好、符合欧盟rohs标准；而对比例1的金属电烙头需要用到电镀、化学镀工艺，工艺过程复杂，污染环境、易氧化、焊接能力差，不符合欧盟rohs标准。
[0051]
经对比可知，实施例7为最佳实施例。
[0052]
工作原理：涂料组分中包括了硫酸银或硝酸银，这些盐类与组分中其他成分如三氯化金、松脂发生化学反应，在应用于陶瓷焊锡头时，经450—800℃温度下烧结，冷却后形成一层具有强附着力且不氧化的金属表层。
[0053]
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。