一种低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液及其制备方法和应用转让专利
申请号 : CN202010044313.2
文献号 : CN111151924B
文献日 : 2021-05-11
发明人 : 金海斌 , 娄银斌 , 钱似舰
申请人 : 浙江新锐焊接科技股份有限公司
摘要 :
本发明公开了一种低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液及其在火焰钎焊、高频焊或炉中钎焊中的应用。按重量百分比计，所述助焊剂溶液包括以下组分：硼酸三乙酯30％～50％，乙醇25％～50％，水分12％～16％，硼酸0％～6％，四硼酸钠0％～3％，四硼酸钾0％～3％，氟化钾0％～2％，氯化钾0％～2％，氟化铯0％～1％。本发明还公开了所述助焊剂溶液的制备方法：将硼酸三乙酯和乙醇配制成硼酸三乙酯乙醇溶液，将硼酸三乙酯乙醇溶液加水后，再选择性加入作为活性元素的硼酸、四硼酸钠、四硼酸钾、氟化钾、氯化钾、氟化铯溶解即得。
权利要求 :
1.一种低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，其特征在于，所述硼酸的重量百分比为5％～6％。
3.根据权利要求1所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，其特征在于，所述四硼酸钠的重量百分比为1％～3％。
4.根据权利要求1所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，其特征在于，所述氟化钾的重量百分比为0.2％～2％。
5.根据权利要求1所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，其特征在于，所述氯化钾的重量百分比为0.2％～2％。
6.根据权利要求1所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，其特征在于，所述氟化铯的重量百分比为0.1％～1％。
7.根据权利要求1～6任一权利要求所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：
8.根据权利要求1～7任一权利要求所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液的制备方法，其特征在于，将硼酸三乙酯和乙醇配制成硼酸三乙酯乙醇溶液，将硼酸三乙酯乙醇溶液加水后，再选择性加入作为活性元素的硼酸、四硼酸钠、四硼酸钾、氟化钾、氯化钾、氟化铯溶解即得所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液。
9.根据权利要求1～7任一权利要求所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液在火焰钎焊、高频焊或炉中钎焊中的应用。
说明书 :
一种低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液及其制备方法和应用。
背景技术
[0002] 焊接是工业品加工中的重要工艺过程之一，助焊剂是焊接时使用的辅料，在焊接工艺中能帮助和促进焊接。助焊剂的主要作用是清除焊料和被焊母材表面的氧化物，使金
属表面达到必要的清洁度，防止焊接时表面的再次氧化，降低焊料表面张力，提高焊接性
能。
属表面达到必要的清洁度，防止焊接时表面的再次氧化，降低焊料表面张力，提高焊接性
能。
[0003] 传统的免酸洗助焊剂通常为硼酸三甲酯、甲醇为溶剂。
[0004] 例如，公开号为CN 101380705 A的专利说明书公开了一种高活性免清洗助焊剂，按质量百分数配比是：45.0％～80.0％的硼酸三甲酯，0.01％～10.0％的丙酮，0.001％～
1.0％的氟化铯或氟化铷，0.001％～2.5％的乙醚，余量为甲醇。该专利技术使用了有毒物
质丙酮，且没有水组分，活性物质仅为氟化铯或氟化铷，且溶剂对活性物质的溶解度较低。
1.0％的氟化铯或氟化铷，0.001％～2.5％的乙醚，余量为甲醇。该专利技术使用了有毒物
质丙酮，且没有水组分，活性物质仅为氟化铯或氟化铷，且溶剂对活性物质的溶解度较低。
[0005] 又如，公开号为CN 105252171 A的专利说明书公开了一种助焊剂，按重量百分比计包括以下组分：硼酸三甲酯25％～30％、甲醇25％～30％、氯化锂12％～24％、水8％～
16％、硼酸8％～12％、四硼酸钠0.5％～3％、氟化铯1％～5％和氟硼酸锌1％～5％。该专利
技术中氯化锂、氟化铯等活性组分加入量极大，而溶剂对于活性组分的溶解度较低，所以所
得助焊剂是具有较高含固量的悬浊液，实际使用时需要持续搅拌等操作，导致其应用范围
非常窄，只能应用于高频感应钎焊工艺。
16％、硼酸8％～12％、四硼酸钠0.5％～3％、氟化铯1％～5％和氟硼酸锌1％～5％。该专利
技术中氯化锂、氟化铯等活性组分加入量极大，而溶剂对于活性组分的溶解度较低，所以所
得助焊剂是具有较高含固量的悬浊液，实际使用时需要持续搅拌等操作，导致其应用范围
非常窄，只能应用于高频感应钎焊工艺。
[0006] 再如，公开号为CN 108890172 A的专利说明书公开了一种不含卤素的免酸洗助熔剂，包含以下重量份的成分，硼酸三甲酯50～60份，甲醇30～40份，水10～20份，四硼酸钠1
～5份，硼酸1～3份。
～5份，硼酸1～3份。
[0007] 上述专利技术方案存在的问题有：因硼酸三甲酯、甲醇溶剂的沸点低，饱和蒸气压高且甲醇毒性较高，溶剂容易挥发吸入口鼻，使用过程中如果有接触，甲醇可接触皮肤进
入，对环境、身体健康不利。且硼酸三甲酯、甲醇溶剂闪点低，属于甲类液体，危险性强。
入，对环境、身体健康不利。且硼酸三甲酯、甲醇溶剂闪点低，属于甲类液体，危险性强。
[0008] 因此研发一种低挥发性、低毒性的免酸洗助焊剂十分必要。
发明内容
[0009] 针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，澄清透明，使用时无需搅拌等多余操作，更为简便，应用范围更广。
[0010] 本发明采用硼酸三乙酯‑乙醇溶剂体系，溶剂沸点高、饱和蒸气压低，毒性低，闪点高于硼酸三甲酯‑甲醇溶剂体系，属于乙类液体(硼酸三甲酯‑甲醇体系属于甲类易燃液
体)，且硼酸三乙酯‑乙醇溶剂体系对活性物质的溶解度更高，所得助焊剂溶液工艺性能更
佳。
体)，且硼酸三乙酯‑乙醇溶剂体系对活性物质的溶解度更高，所得助焊剂溶液工艺性能更
佳。
[0011] 一种低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，按重量百分比计，包括以下组分：
[0012]
[0013] 一般情况下，免酸洗助焊剂由于局限于活性物质在溶剂中的溶解性，其活性难以达到粉状、膏状钎剂的活性，通过硼酸三乙酯‑乙醇体系的更换，不仅更为环保清洁，且氟化
钾、氯化钾、氟化铯等活性物质的溶解性比硼酸三甲酯‑甲醇体系也更强，可以在较高活性
物质浓度下仍保持助焊剂为澄清的溶液状态，在显著提高所得助焊剂活性的同时极大地拓
宽了所得助焊剂的应用范围。
钾、氯化钾、氟化铯等活性物质的溶解性比硼酸三甲酯‑甲醇体系也更强，可以在较高活性
物质浓度下仍保持助焊剂为澄清的溶液状态，在显著提高所得助焊剂活性的同时极大地拓
宽了所得助焊剂的应用范围。
[0014] 同时，因为硼酸三乙酯‑乙醇体系强大的溶解性能，在体系中通过氟化铯的添加，可使得活性更强，在碱金属中，Cs的原子半径比钾、钠更大，在熔融状态下更容易电离出卤
素离子，使得本体系的免酸洗助焊剂活性更高。
素离子，使得本体系的免酸洗助焊剂活性更高。
[0015] 作为优选，所述硼酸的重量百分比为5％～6％。
[0016] 作为优选，所述四硼酸钠的重量百分比为1％～3％。
[0017] 作为优选，所述氟化钾的重量百分比为0.2％～2％。
[0018] 作为优选，所述氯化钾的重量百分比为0.2％～2％。
[0019] 作为优选，所述氟化铯的重量百分比为0.1％～1％。
[0020] 在一优选例中，所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，按重量百分比计，包括以下组分：
[0021]
[0022] 本发明还提供了所述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液的制备方法，将硼酸三乙酯和乙醇配制成硼酸三乙酯乙醇溶液，将硼酸三乙酯乙醇溶液加水后，再选择性加入作为
活性元素的硼酸、四硼酸钠、四硼酸钾、氟化钾、氯化钾、氟化铯溶解即得所述的低挥发性环
保免酸洗助焊剂溶液。
活性元素的硼酸、四硼酸钠、四硼酸钾、氟化钾、氯化钾、氟化铯溶解即得所述的低挥发性环
保免酸洗助焊剂溶液。
[0023] 本发明助焊剂溶液的活性物质可以在溶剂中全部溶解，钎剂为澄清透明液体，所以使用时钎剂混合均匀无需搅拌，更为便捷，活性更高，应用范围更广。本发明还提供了所
述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液在火焰钎焊、高频焊或炉中钎焊中的应用。所述火焰
钎焊可以是异种金属，如紫铜和黄铜、紫铜和铁等，也可以是同种金属，如黄铜和黄铜等。
述的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液在火焰钎焊、高频焊或炉中钎焊中的应用。所述火焰
钎焊可以是异种金属，如紫铜和黄铜、紫铜和铁等，也可以是同种金属，如黄铜和黄铜等。
[0024] 本发明与现有技术相比，主要优点包括：本发明的低挥发性环保免酸洗助焊剂溶液，澄清透明，使用时无需搅拌等多余操作，更为简便，应用范围更广。本发明采用硼酸三乙
酯‑乙醇溶剂体系，溶剂沸点高、饱和蒸气压低，毒性低，闪点高于硼酸三甲酯‑甲醇溶剂体
系，属于乙类液体(硼酸三甲酯‑甲醇体系属于甲类易燃液体)，且硼酸三乙酯‑乙醇溶剂体
系对活性物质的溶解度更高，所得助焊剂溶液工艺性能更佳。
酯‑乙醇溶剂体系，溶剂沸点高、饱和蒸气压低，毒性低，闪点高于硼酸三甲酯‑甲醇溶剂体
系，属于乙类液体(硼酸三甲酯‑甲醇体系属于甲类易燃液体)，且硼酸三乙酯‑乙醇溶剂体
系对活性物质的溶解度更高，所得助焊剂溶液工艺性能更佳。
具体实施方式
[0025] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条
件，或按照制造厂商所建议的条件。
件，或按照制造厂商所建议的条件。
[0026] 本发明各实施例和对比例的助焊剂溶液原料按重量百分比计，组成如表1所示。其中，对比例1～3由于硼酸三甲酯‑甲醇溶剂体系的溶解度限制，为了维持所得助焊剂为溶液
状态，导致氟化钾、氯化钾、氟化铯等活性组分的溶解度较低。采用硼酸三甲酯‑甲醇溶剂体
系时，当助焊剂中氟化钾、氯化钾、氟化铯的质量分数总和超过0.8％时即呈现浑浊现象。而
实施例1～3中，氟化钾、氯化钾、氟化铯的质量分数总和为1％，所得助焊剂仍为澄清的溶液
状态。
状态，导致氟化钾、氯化钾、氟化铯等活性组分的溶解度较低。采用硼酸三甲酯‑甲醇溶剂体
系时，当助焊剂中氟化钾、氯化钾、氟化铯的质量分数总和超过0.8％时即呈现浑浊现象。而
实施例1～3中，氟化钾、氯化钾、氟化铯的质量分数总和为1％，所得助焊剂仍为澄清的溶液
状态。
[0027] 表1
[0028]
[0029] 本发明各实施例和对比例的助焊剂溶液制备方法类似，具体步骤为：
[0030] (1)将硼酸三乙酯和乙醇配制成硼酸三乙酯乙醇溶液，或者将硼酸三甲酯和甲醇配制成硼酸三甲酯甲醇溶液；
[0031] (2)向硼酸三乙酯乙醇溶液加水，或者向硼酸三甲酯甲醇溶液加水；
[0032] (3)向步骤(2)所得混合液选择性加入作为活性元素的硼酸、四硼酸钠、四硼酸钾、氟化钾、氯化钾、氟化铯溶解即得助焊剂溶液。
[0033] 本发明各实施例和对比例的钎焊测试过程中，除助焊剂溶液种类不同外，其余条件(如助焊剂用量、钎料用量等)均相同。
[0034] 实施例1
[0035] 低挥发性免酸洗助焊剂溶液，按质量配比硼酸三乙酯30％、乙醇47％、水14％、硼酸6％、四硼酸钠2％、氟化钾0.5％、氯化钾0.5％。按照GB/T11363‑2008《钎焊接头强度实验
方法》，分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市售B‑Cu93P钎料为试验钎料，与不使用
助焊剂溶液相比，使用本实施例的低挥发性免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效面积分别提高
15％、16.5％。
方法》，分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市售B‑Cu93P钎料为试验钎料，与不使用
助焊剂溶液相比，使用本实施例的低挥发性免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效面积分别提高
15％、16.5％。
[0036] 实施例2
[0037] 低挥发性免酸洗助焊剂溶液，按质量配比硼酸三乙酯45％、乙醇32％、水14％、硼酸6％、四硼酸钠1％、四硼酸钾1％、氟化钾0.8％、氟化铯0.2％。按照GB/T11363‑2008《钎焊
接头强度实验方法》，分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市售B‑Cu93P钎料为试验
钎料，与不使用助焊剂溶液相比，使用本实施例的低挥发性免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效
面积分别提高17.5％、18％。
接头强度实验方法》，分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市售B‑Cu93P钎料为试验
钎料，与不使用助焊剂溶液相比，使用本实施例的低挥发性免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效
面积分别提高17.5％、18％。
[0038] 实施例3
[0039] 低挥发性免酸洗助焊剂溶液，按质量配比硼酸三乙酯50％、乙醇27％、水14％、硼酸6％、四硼酸钠1％、四硼酸钾1％、氟化钾0.8％、氯化钾0.1％、氟化铯0.1％。按照GB/
T11363‑2008《钎焊接头强度实验方法》，分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市售B‑
Cu93P钎料为试验钎料，与不使用助焊剂溶液相比，使用本实施例的低挥发性免酸洗助焊剂
溶液后，钎焊有效面积分别提高17.5％、18.5％。
T11363‑2008《钎焊接头强度实验方法》，分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市售B‑
Cu93P钎料为试验钎料，与不使用助焊剂溶液相比，使用本实施例的低挥发性免酸洗助焊剂
溶液后，钎焊有效面积分别提高17.5％、18.5％。
[0040] 对比例1
[0041] 免酸洗助焊剂溶液，按质量配比硼酸三甲酯30％、甲醇47％、水14.2％、硼酸6％、四硼酸钠2％、氟化钾0.5％、氯化钾0.3％。按照GB/T11363‑2008《钎焊接头强度实验方法》，
分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市售B‑Cu93P钎料为试验钎料，与不使用助焊剂
溶液相比，使用本对比例的免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效面积分别提高13％、14％。
分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市售B‑Cu93P钎料为试验钎料，与不使用助焊剂
溶液相比，使用本对比例的免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效面积分别提高13％、14％。
[0042] 对比例2
[0043] 免酸洗助焊剂溶液，按质量配比硼酸三甲酯45％、甲醇32％、水14.2％、硼酸6％、四硼酸钠1％、四硼酸钾1％、氯化钾0.8％。按照GB/T11363‑2008《钎焊接头强度实验方法》，
分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市售B‑Cu93P钎料为试验钎料，与不使用助焊剂
溶液相比，使用本对比例的免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效面积分别提高12.5％、13.5％。
分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市售B‑Cu93P钎料为试验钎料，与不使用助焊剂
溶液相比，使用本对比例的免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效面积分别提高12.5％、13.5％。
[0044] 对比例3
[0045] 免酸洗助焊剂溶液，按质量配比硼酸三甲酯50％、甲醇27％、水14.2％、硼酸6％、四硼酸钠1％、四硼酸钾1％、氯化钾0.8％。按照GB/T11363‑2008《钎焊接头强度实验方法》，
分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市售B‑Cu93P钎料为试验钎料，与不使用助焊剂
溶液相比，使用本对比例的免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效面积分别提高12％、13.5％。
分别以T2紫铜板、H62黄铜板为试验母材，以市售B‑Cu93P钎料为试验钎料，与不使用助焊剂
溶液相比，使用本对比例的免酸洗助焊剂溶液后，钎焊有效面积分别提高12％、13.5％。
[0046] 此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。