一种光伏焊带用耐腐蚀低温焊料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种焊料及其制备方法，具体涉及一种光伏焊带用耐腐蚀低温焊料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]光伏焊带是光伏组件生产的关键原材料，在电池片之间起导通连接的作用，其可靠性在很大程度上决定了光伏组件的寿命。
[0003]目前，由于无铅焊料在抗腐蚀性、抗疲劳性能等可靠性方面与含铅焊料存在明显的性能差异，导致光伏组件的无铅化应用受到极大限制。同时，材料的焊接工艺性又决定了组件生产的效率和成品率，因此要求降低焊接温度，这对焊料的熔点提出了新的要求。
[0004]中国专利(申请号201210494897.9)提出了一种低熔点无铅焊料合金，含有Bi:10%?30%、Ag:2.2%?3.0 %、In:0.5%?1.0 %、P:0.004%?0.008%，其余为锡。但焊料的熔点在170°C?200°C左右，因此任不能满足低温焊接要求。中国专利(申请号201310345021.2)公开了一种含钴Sn-Bi系高强度无铅低温焊料，含有54%?58%的B1、0.5%?4.0% 的 Ag、。.I ?1.0% 的 Cu、0.005%?0.08% 的 Co、0.002%?0.1% 的 P 和余量为Sn。该专利通过Co、Ag等元素提高了合金润湿力和强度，但未涉及材料的抗腐蚀性能。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种光伏焊带用耐腐蚀低温焊料及其制备方法，从而降低熔点的同时达到了提高光伏焊带焊料涂覆层表面耐腐蚀的目的。
[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案如下:
[0007]—方面，本发明提供一种光伏焊带用耐腐蚀低温焊料，所述焊料含有以下重量百分比的各组分:55?60%的Bi，O?0.01%的Sb，O?0.0005%的Al，O?0.0005%的Zn，
余量为锡。
[0008]本发明的光伏焊带用耐腐蚀低温焊料，通过控制关键成分Bi (铋)的含量，经测定熔点接近139°C，固液相温差仅为12°C左右，在浸焊等冷却速率较快的焊接工艺中可以有效避免偏析现象；并且控制杂质Sb、Al和Zn的低含量，使得焊料不仅熔点低，而且其耐腐蚀性也很强。
[0009]在上述技术方案的基础上，本发明还可作出如下改进:
[0010]作为优选的方案，所述Bi的重量百分比含量为:59?60%。
[0011]采用上述优选的方案，由于铋元素的热缩冷涨的特性，经试验测定当Bi含量略高于共晶点成分(即59%?60%)时有助于改善光伏焊带表面局部收缩现象，提高表面光洁度并进一步改善其耐腐蚀性能。
[0012]作为优选的方案，所述Sb的重量百分比含量为:0?0.003%。
[0013]本发明的光伏焊带用耐腐蚀低温焊料可通过多种方法来实现，例如可通过以下的制备方法来实现。
[0014]另一方面，本发明还提供一种本发明的光伏焊带用耐腐蚀低温焊料的制备方法，所述方法包括以下步骤:
[0015]I)将适量的锡和铋混合加热至280-300°C，获得混合熔体；
[0016]2)再加入适量氯化铋覆盖所述混合熔体表面，然后经保温并搅拌15-20分钟后降温至180°C以下，得到熔融焊料；
[0017]3)最后将所述熔融焊料通过多孔碳过滤，再将过滤后的熔融焊料浇铸，即得。
[0018]本发明的光伏焊带用耐腐蚀低温焊料的制备方法，通过控制温度和具体操作时间，BiCl2(氯化铋)加热至熔融态可置换焊料中的锑，形成的高熔点氯化物，采用的多孔碳过滤材料可吸附细小的氯化锑生成物，经过滤可有效分离，可将制备的焊料中的锑含量控制的比较低，例如可控制在10ppm以下，从而获得耐腐蚀好的低熔点焊料合金。
[0019]在上述技术方案的基础上，本发明还可作出如下改进:
[0020]作为优选的方案，在步骤3)中，将所述熔融焊料通过多孔碳进行过滤后，还包括以下步骤:将所述熔融焊料温度降低至150-155Γ，将一氧化碳通入熔融焊料底部并保持30-40分钟以还原氧化的铝和锌，最后将浮于所述熔融焊料表面的渣系清除。
[0021]采用上述优选的方案，通过控制工艺中具体的温度和还原时间，铝和锌易于生成氧化物，但难以与焊料成分分离，经一氧化碳还原后，铝、锌与气体形成多相混合的泡沫渣，便于分离去除，可将制备的焊料中的铝和锌含量控制的比较低，例如可控制在5ppm以下，从而获得耐腐蚀好的低熔点焊料合金。
[0022]作为优选的方案，所述熔融焊料温度降低至150°C。
[0023]作为优选的方案，在步骤I)中，将适量的锡和铋混合加热至300°C。
[0024]作为优选的方案，在步骤2)中，搅拌15分钟。
[0025]作为优选的方案，在步骤2)中，所述混合熔体和氯化铋的质量比为20: 10
[0026]作为优选的方案，在步骤3)中，将所述熔融焊料通过多孔碳过滤3-8次。
[0027]作为优选的方案，在步骤3)中，将所述熔融焊料导入覆盖有多孔碳过滤层的石墨坩祸中过滤。
【附图说明】
[0028]图1a为本发明实施例1制备的焊料的熔点测试图；
[0029]图1b为本发明实施例2制备的焊料的熔点测试图；
[0030]图1c为本发明实施例5制备的焊料的熔点测试图；
[0031]图1d为本发明对比例I制备的焊料的熔点测试图；
[0032]图2a为本发明的实施例1制得的焊料的电镜结果图；
[0033]图2b为本发明的实施例2制得的焊料的电镜结果图；
[0034]图3a为本发明对比例I制备的焊料制成焊带后焊带表面的耐腐蚀结果；
[0035]图3b为本发明实施例1制备的焊料制成焊带后焊带表面的耐腐蚀结果。
【具体实施方式】
[0036]下面通过具体实施例对本发明做进一步详细描述，但不因此限制本发明的范围。
[0037]除非特别指明，以下实施例中所用的试剂均可从正规渠道商购获得。
[0038]实施例1
[0039]熔炼时首先将适量的纯锡(99.95% )和纯铋(99.95% )混合加热至300°C混合熔体，然后加入氯化铋粉末覆盖混合熔体表面(混合熔体质量与氯化铋质量比为20: I)经保温并搅拌15分钟后降温至170°C获得熔融焊料，再将熔融焊料倒入覆盖多孔碳过滤层(厚度为2毫米)的石墨坩祸，并将石墨坩祸中的熔体反复过滤3次。将过滤后熔融焊料降低温度至150°C，从焊料底部通入一氧化碳并保持30分钟，最后将浮于熔体表面的渣系清除浇铸，即得成品。经火花直读光谱及化学法分析(参见:国家标准GB/T 10574.1?13《锡铅焊料化学分析方法》)，该工艺制备的焊料铋含量为质量百分比58%，其余为杂质元素和锡，杂质元素中含量铺(Sb)为98ppm、招为4.9ppm、锌为4.7ppm。
[0040]然后经差扫描热量计测试该焊料的熔点曲线，结果如图1a所示，该焊料熔点接近139°C，固液相温差仅为11°C左右。
[0041]并将该实施例制备的焊料制成焊带。
[0042]实施例2
[0043]熔炼时首先将适量的纯锡(99.95% )和纯铋(99.95% )混合加热至280°C混合熔体，然后加入氯化铋粉末覆盖熔体表面(混合熔体质量与氯化铋质量比为20: I)经保温并搅拌20分钟后降温至170°C熔融焊料，再将熔融焊料倒入覆盖多孔碳过滤层(厚度为2毫米)的石墨坩祸，并将石墨坩祸中的熔体反复过滤5次。将过滤后熔融焊料降低温度至150°C，从焊料底部通入一氧化碳并保持30分钟，最后将浮于熔体表面的渣系清除浇铸，即得成品。经火花直读光谱及化学法分析，该工艺制备的焊料铋含量为质量百分比59%，其余为杂质元素和锡；该焊料中杂质元素含量铺为78ppm、招为4.3ppm、锌为4.2ppm。
[0044]然后经差扫描热量计测试该焊料的熔点曲线，结果如图1b所示，，该焊料熔点接近139°C，固液相温差仅为12°C左右。
[0045]实施例3
[0046]熔炼时首先将适量的纯锡(99.95% )和纯铋(99.95% )混合加热至280°C混合熔体，然后加入氯化铋粉至覆盖混合熔体表面(混合熔体质量与氯化铋质量比为20: I)经保温并搅拌18分钟后降温至175°C获得熔融焊料，再将熔融焊料倒入覆盖多孔碳过滤层(厚度为2毫米)的石墨坩祸，并将石墨坩祸中的熔体反复过滤8次。将过滤后熔融焊料降低温度至150°C，从焊料底部通入一氧化碳并保持40分钟，最后将浮于熔体表面的渣系清除浇铸，即得成品。经火花直读光谱及化学法分析，该工艺制备的焊料铋含量为质量百分比60%，其余为杂质元素和锡；该焊料中杂质元素含量铺为66p