一种常温下为固体的粘度可控的硬钎焊助剂及其制备方法与流程

本发明涉及钎焊助剂，特别涉及一种常温下为固体的粘度可控的硬钎焊助剂及其制备方法。

背景技术：

1、钎焊利用熔化温度低于母材的焊材(钎焊材或软钎料：焊膏)进行接合的方法，在母材不熔化的情况下接合。为了与母材拥有良好的接合状态，钎焊材中添加了焊剂。

2、钎焊按熔化温度可以分为“硬钎焊”和“软钎焊”两种。硬钎焊属于高温钎焊工艺，大多数硬钎焊温度在1200-1400f°。硬钎焊使用高熔点钎焊材进行的钎焊，使用熔融温度为450℃以上的钎料，依靠毛细作用使接缝填满钎料。

3、硬钎焊助剂膏是一种常用的硬钎焊助剂形态，可以在焊接加热之前较为方便的涂抹在工件表面。

4、jb/t 6045-2017《硬钎焊助剂》中的fb1和fb3系列钎焊助剂，硬钎焊助剂膏主要成分为硬钎焊助剂粉末和成膏剂。常用的成膏剂有水，醇类，烃类等。为了使用方便，除了成膏剂外，还会加入一些高分子物质来调整粘度，附着力，亲和性，烘干硬度等性能。

5、为了达到良好的使用效果，硬钎焊助剂膏中有效物质钎焊助剂粉末的含量往往比较高，达到80％以上，形成的膏体粘度较高。

6、硬钎焊助剂膏的粘度稳定性非常难以控制。粘度随着不同条件的变化较大，严重影响了使用。

7、硬钎焊助剂膏的粘度主要影响因素有：粉末物质中水溶性高的成分含量；温度；气泡混合情况等。

8、以温度举例，fb102型号钎剂膏的钎焊助剂中含有大量的氟化物和硼酸盐，钎焊助剂膏、尤其是以水为成膏剂的钎焊助剂膏中存在大量氢键，氢键也是形成和保持粘度的主要力量。在水含量较低时，组分颗粒之间的距离更近，离子浓度更高，更有利于氢键的形成，很容易形成高强度、交联性强的氢键体系，宏观上会导致粘度很高，当温度较低的时候形成非常坚硬的固化状态，甚至能够达到像石头一样的高硬度状态。

9、这种高强度的氢键受到外界环境影响很大，温度的影响尤其严重。在冬天生产的粘度为20万mpas的膏体(0～5℃)，到了夏天使用时(30-35℃)粘度会降到2万mpas。这就导致钎焊助剂膏在冬季和夏季使用条件下状态变化太大。

10、在实际使用过程中，钎焊助剂膏的在使用时需要通过一定的涂覆手段进行涂覆，粘度对用户的涂覆工艺影响很大粘度变化太大导致涂覆手法失效的问题非常常见。适合粘度20万mpas的膏体的涂覆工艺，在涂覆粘度2万mpas的膏体时，就会出现严重的外溢、漫流、离开钎焊位置等问题，甚至导致焊接无法进行或钎焊失效，大大影响了焊接的生产效率和焊接质量。

11、另一方面，在水的电离环境中，钎焊助剂膏含有大量的可溶性盐类固体颗粒，这些颗粒在原始状态下与水混合后经过研磨充分复合并达到非常小的颗粒度(按照标准为150目以下)，形成膏体的成品。其中的分散相是各种成分的复杂多元饱和溶液和过饱和溶液，在储存过程中，非常容易出现重结晶，形成各种形态的大颗粒结晶体，甚至形成骨架状态的网络状结晶。一旦出现这种结晶，膏体中的成分就不均匀了，也就不能达到钎焊助剂的设计功能目标。这一问题在冷热交替过程中更为明显。温度高时，饱和溶液溶解度高，温度降低溶解度降低就会析出晶体。出现这种情况的膏体也不可能自行重新返回均匀状态。

12、随着工业应用的不断精细化，使用者对粘度变化的要求越来越严格，为了满足使用周期粘度保持在一个更小的范围内，市场上不得不制作出更多适合不同季节(温度环境)的产品，目前很多硬钎焊助剂膏必须针对客户的要求至少分出夏天和冬天两种型号。这大大降低了产品的保质期，增加了型号数量，提高了成本，也增加了用户的使用难度。

13、随着产业的发展，越来越多的应用场景需要通过设备实现钎焊助剂膏的自动化涂覆。但由于以上两大问题，以及水性成膏剂挥发膏体变干的情况，水性钎焊助剂膏几乎无法实现。

14、针对上述问题，传统的解决方案是：

15、1)提高水含量，采用增稠剂增稠。这一方案可以适当缓解上述两大问题，使材料的环境耐受性更好一些。但是其采用的水性增稠剂在过饱和溶液环境下的增稠效率大大降低，加热时有碳化倾向，而且其结晶问题完全得不到解决，也不能彻底解决粘度变化问题。

16、2)采用以不易挥发的非电解质有机溶剂为主要成分的成膏剂代替水。这一方案原材料和工艺成本非常高，焊接过程中冒出的烟雾烟尘给使用者增加了环保压力和劳动保障压力。而且这一方案也无法彻底摆脱粘度变化的问题，难以满足一些极端情况的应用。

技术实现思路

1、针对现有技术中硬钎焊助剂膏粘度稳定性难以控制，对涂覆工艺影响大，现有技术无法有效解决的技术问题，本发明提供一种常温下为固体的粘度可控的硬钎焊助剂及其制备方法。

2、本发明的目的通过下述技术方案来实现：

3、一种常温下为固体的粘度可控的硬钎焊助剂，组分和重量份数为：钎焊助剂85-97份、成膏剂15-3份；其中成膏剂包括：水20-80份；保湿剂20-50份；固化剂0-30份；表面活性剂0-6份。

4、优选的是，所述保湿剂为多元醇或者醇醚类溶剂的至少一种；

5、所述多元醇为乙二醇、丙二醇、二甘醇、三乙二醇、丁二醇、异戊二醇、戊二醇、己二醇、丙三醇的一种或多种；

6、所述醇醚类溶剂为二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丙醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丙醚、二丙二醇丁醚、二甘醇甲醚、二甘醇乙醚、二甘醇丙醚、二甘醇丁醚的至少一种。

7、优选的是，所述固化剂为有机聚合物材料；所述有机聚合物材料为聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素中的一种或多种。

8、优选的是，所述表面活性剂为吐温-80。

9、优选的是，所述成膏剂的ph值为5-6。

10、优选的是，还包括喷涂在硬钎焊助剂上的表面涂覆材料，所述表面涂覆材料为气相二氧化硅在碳酸二甲酯的分散液。

11、一种粘度可控的硬钎焊助剂的制备方法为：

12、将钎焊助剂粉末烘干、研磨，在150目筛网过筛；将配制好的成膏剂加热至95℃，然后把钎焊助剂粉末按照比例加入成膏剂中；在密封状态下500-2000rpm的转速下搅拌1-2小时；之后在100-500rpm的转速下缓慢搅拌，并逐步降温至室温，使其粘度大于20000mpas；将该产品趁热分装在模具中；将其置于冷冻环境下，快速冷却至20℃以下(快速冷却防止结晶)，固化制成钎焊助剂砖块；将气相二氧化硅在碳酸二甲酯的分散液均匀的喷涂在钎焊助剂砖块外；用烘干机将碳酸二甲酯烘干，形成表面涂层；将上述钎焊助剂砖块包装即完成制备。

13、优选的是，所述气相二氧化硅在碳酸二甲酯的分散液的浓度为2％。

14、本发明在正常室温的温度下(小于40℃)有较高的硬度，是坚硬的固体，通过模具固定的方式进行成型，制作成砖型以方便后续包装使用；使用时加热到60℃，达到设计粘度，为一种粘度稳定的膏体。无论室温如何，都可以通过加热的方式使其达到相应粘度，避免了季节和工况不同对于钎焊助剂的使用限制。

15、在温度≤40℃时，本发明为固体状态。固体状态的性能测试方法：将其从50cm高处自由掉落至光滑的水泥地面，不发生破裂。将其从100cm高处自由掉落至光滑的水泥地面，不发生严重破裂，即可以发生崩角崩边，但不发生大裂纹和裂块儿。

16、在温度≥60℃时，本发明为黏稠膏状。此时的性能检测要求为：将50ml该产品在60℃下置于直径为3.5cm，出口为2mm的100ml标准塑料注射器中，可以将全部膏体顺畅的推出，余量不大于2ml。

17、本发明在客户使用时，将包装打开，置于按照尺寸定制的加热设备中，加热并保持温度在60℃，保证粘度，然后通过注射、刮涂、不锈钢刷蘸取刷涂等方案涂覆在工件面。

18、本发明的技术效果：

19、1)解决钎焊助剂膏粘度受到环境温度影响较大，不利于自动化使用的问题；

20、2)解决水性钎焊助剂膏过饱和溶液结晶的问题；

21、3)解决钎焊助剂膏运输中可能出现的撒漏等问题。