CN114986013B - 一种低残留高活性的镀锌钢板用锡膏及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种低残留高活性的镀锌钢板用锡膏及制备方法，所述锡膏中的锡基钎料粉末质量比占86～90％，助焊剂质量比占10～14％；锡膏中的助焊剂以重量百分比计算，原料组成为：松香20～30％、胺卤素盐0.2～0.8％、有机酸8～13％、缓蚀剂1～2％、抗氧剂2～4％、触变剂3～6％、增粘包覆剂8～15％、余量的有机溶剂。本发明采用有机酸与独特的胺卤素盐进行搭配，胺卤素盐酸性部分为氢氟酸，显著提高了锡膏对镀锌钢板表面氧化膜的去除能力，使得锡膏对镀锌钢板具有优异的润湿性。并且在焊接过程中胺卤素盐发生分解和挥发，使得焊接后的残留物具有良好的可靠性。

Description

一种低残留高活性的镀锌钢板用锡膏及制备方法

技术领域

本发明涉及焊接所用锡膏及其制备方法技术领域，具体涉及一种镀锌钢板焊接用的锡膏及其制备方法。

技术背景

锡膏在电子产品焊接中具有关键作用，既起到电气连接作用，也起到物理焊接作用。在家用电器领域有很多结构件使用到铜板以及镀锌钢板等材质，特别是电子产品中的散热器。由于铜的成本越来越高，所以行业中逐渐使用镀锌钢板来取代高成本的铜板，虽然镀锌钢板的导热性能稍差于铜板，但其价格却要远远低于铜板，在大部分对散热要求不是特别高的行业中均可以使用镀锌钢板完美替代铜板。由于铜板的可焊性好，表面的铜氧化膜很容易被助焊剂中的活性物质去除，但是镀锌钢板的表面氧化膜非常致密，普通的锡膏的活性物质难以去除其表面的金属氧化物，导致焊接效果较差，特别是焊点的均一性差，表现出有些氧化较轻的部位焊点可以达到标准，但氧化严重的部位焊点很容易退焊，导致焊接不良。

良好的焊点决定了镀锌钢板焊接后的强度以及导热效率，目前也有部分镀锌钢板器件或结构的连接方式采用挤压连接，这种连接方式的效率较低，而且连接的可靠性不高，这是由于两种镀锌钢板的表面存在氧化膜，挤压连接后氧化膜依然存在于两个结构件之间，并且随着时间的推移，两个结构件之间的氧化物会增加，对产品的性能和使用寿命有较大影响。但为了保证焊接时的活性足够，目前采用的镀锌钢板用的锡膏普遍存在残留物多的特点，残留物多也会影响产品的可靠性。而采用低残留高活性的锡膏对镀锌钢板器件或结构件进行焊接可以起到牢固且可靠的连接，显著提高产品的性能以及延长使用寿命。

针对镀锌钢板焊接用的锡膏，公布号为CN103084756A的中国专利公开了一种用于镀锌钢板的点涂式无卤锡膏，该点涂式低温锡膏从助焊剂和锡粉合金两方面对镀锌钢板的焊接进行研究，助焊剂以有机酸和胺配合实现活性，并且搭配锡铋系列低温合金进行使用，但不适用于锡银铜系列合金。

公布号为CN102513736A的中国专利公开了一款锡膏，该专利提到该锡膏也可用于镀锌钢板的焊接，其助焊剂的活性剂主要由有机磷酸提供活性，在焊后具有一定的腐蚀性，焊后需采用擦拭或溶剂清洗的方式去除，清洗操作麻烦，且难以清洗彻底。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的是通过改善助焊剂成分，提供一种低残留高活性的镀锌钢板用锡膏，本发明还提供这种锡膏的制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种低残留高活性的镀锌钢板用锡膏，所述锡膏中的锡基钎料粉末质量比占86～90％，助焊剂质量比占10～14％；其锡膏中的助焊剂以重量百分比计算，原料组成为：松香20～30％、胺卤素盐0.2～0.8％、有机酸8～13％、缓蚀剂1～2％、抗氧剂2～4％、触变剂3～6％、增粘包覆剂8～15％、余量的有机溶剂。

进一步地，所述的松香为KE311松香与酯化松香以质量比为1:1的混合物。

进一步地，所述的胺卤素盐为N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐。

进一步地，所述的有机酸为对羟基苯甲酸、吡啶甲酸、二羟甲基丁酸中的两种或三种。

进一步地，所述的缓蚀剂为2-巯基苯并噻唑与2-甲基咪唑啉的混合物。

进一步地，所述的抗氧剂为抗氧剂DLTP和抗氧剂G245的混合物。

进一步地，所述的触变剂为Slipacks-ZHS和聚酰胺蜡6650的混合物。

进一步地，所述的增粘包覆剂为伊士曼Regalite R1100。

进一步地，所述的有机溶剂为四乙二醇甲醚、二乙二醇二乙醚、五乙二醇单甲醚中的两种或三种的混合物。

本发明所述的低残留高活性的镀锌钢板用锡膏的制备方法如下：

(1)将增粘包覆剂、胺卤素盐、部分有机溶剂加入反应釜中加热到60～70℃，使其中的胺卤素盐溶解到有机溶剂中，进而将胺卤素盐完全包覆在增粘包覆剂中，然后冷却得到混合物A；

(2)将松香、缓蚀剂、有机酸、触变剂、抗氧剂、余下的部分溶剂加入到反应釜中，加热到150～160℃直至完全溶解变成澄清溶液，倒入容器中，放置在2～10℃中的冷库中进行冷却，得到混合物B；

(3)在常温下将混合物A和混合物B搅拌均匀得到助焊剂；

(4)将助焊剂与焊锡粉进行混合，得到所述的低残留高活性的镀锌钢板用锡膏。

本发明从助焊剂配方改进入手，立足于制备低残留高活性的镀锌钢板用无铅SnAgCu系列高温锡膏，其中活性剂由有机酸与胺卤素盐共同提供，胺卤素盐的分解温度较低，在焊接结束时卤素会完全挥发，从而保证了焊接时的活性以及焊后残留物的低腐蚀性。

至少相对现有技术，本发明具有如下优点：

(1)本发明采用的N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐具有活性好，对镀锌钢板表面氧化膜具有优异的清除能力，并且该胺卤素盐具有较低的沸点，使得焊接后的残留物具有良好的可靠性。

(2)本发明的锡膏松香含量低，具有焊后残留物少的特点。

(3)本发明使用了伊士曼Regalite R1100作为增粘包覆剂，可以减缓助焊剂与锡粉的化学反应，使锡膏具有良好的储存性能。

本发明针对现有镀锌钢板用锡膏焊接性差且残留物多的现象进行改进研发，由于镀锌钢板的表面存在致密的金属氧化膜，且不同镀锌钢板的表面氧化程度差异很大，普通锡膏很难对其进行有效的焊接。本发明采用有机酸与独特的胺卤素盐进行搭配，胺卤素盐酸性部分为氢氟酸，显著提高了锡膏对镀锌钢板表面氧化膜的去除能力，使得锡膏对镀锌钢板具有优异的润湿性。并且在焊接过程中胺卤素盐发生分解和挥发，使得焊接后的残留物具有良好的可靠性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的内容做进一步的说明，但本发明的保护范围不限于实施例。

实施例1

一种低残留高活性的镀锌钢板用锡膏，锡膏中的锡基钎料粉末质量比占89％，助焊剂质量比占11％；其中，锡基钎料粉末为SnAg3.0Cu0.5粉末。

其锡膏中的助焊剂以重量百分比计算，各组分按重量比如下：KE311松香13g、酯化松香13g、N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐0.2g、对羟基苯甲酸6g、吡啶甲酸7g、2-巯基苯并噻唑0.5g、2-甲基咪唑啉0.5g、抗氧剂DLTP 2g、抗氧剂G245 1.5g、Slipacks-ZHS 2g、聚酰胺蜡6650 2g、伊士曼Regalite R1100 10g、四乙二醇甲醚20g、二乙二醇二乙醚22.3g。

锡膏的制备方法如下：

(1)将伊士曼Regalite R1100 10g、N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐0.2g、四乙二醇甲醚20g加入反应釜中加热到60℃，使其中的N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐溶解到有机溶剂中，进而将N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐完全包覆在Regalite R1100中，然后冷却得到混合物A；

(2)将KE311松香13g、酯化松香13g、对羟基苯甲酸6g、吡啶甲酸7g、2-巯基苯并噻唑0.5g、2-甲基咪唑啉0.5g、抗氧剂DLTP 2g、抗氧剂G245 1.5g、Slipacks-ZHS 2g、聚酰胺蜡6650 2g、二乙二醇二乙醚22.3g加入到反应釜中，加热到155℃直至完全溶解变成澄清溶液，再倒入容器中放置在2～10℃中的冷库中进行冷却，得到混合物B；

(3)在常温下将混合物A和混合物B搅拌均匀得到助焊剂，再将助焊剂与SnAg3.0Cu0.5粉末进行混合，得到低残留高活性的镀锌钢板用锡膏。

实施例2

一种低残留高活性的镀锌钢板用锡膏，所述锡膏中的锡基钎料粉末质量比占86％，助焊剂质量比占14％；其中，锡基钎料粉末为SnAg3.0Cu0.5粉末。

锡膏中的助焊剂以重量百分比计算，各组分按重量比如下：KE311松香15g、酯化松香15g、N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐0.8g、对羟基苯甲酸4g、二羟甲基丁酸4g、2-巯基苯并噻唑1g、2-甲基咪唑啉0.5g、抗氧剂DLTP 1g、抗氧剂G245 1g、Slipacks-ZHS 2g、聚酰胺蜡66501g、伊士曼Regalite R1100 8g、四乙二醇甲醚20g、五乙二醇单甲醚26.7g。

锡膏的制备方法如下：

(1)将伊士曼Regalite R1100 8g、N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐0.8g、四乙二醇甲醚20g加入反应釜中加热到65℃，使其中的N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐溶解到有机溶剂中，进而将N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐完全包覆在Regalite R1100中，然后冷却得到混合物A；

(2)将KE311松香15g、酯化松香15g、对羟基苯甲酸4g、二羟甲基丁酸4g、2-巯基苯并噻唑1g、2-甲基咪唑啉0.5g、抗氧剂DLTP 1g、抗氧剂G245 1g、Slipacks-ZHS 2g、聚酰胺蜡6650 1g、五乙二醇单甲醚26.7g加入到反应釜中，加热到160℃直至完全溶解变成澄清溶液，再倒入容器中放置在2～10℃中的冷库中进行冷却，得到混合物B；

(3)在常温下将混合物A和混合物B搅拌均匀得到助焊剂，再将助焊剂与SnAg3.0Cu0.5粉末进行混合，得到低残留高活性的镀锌钢板用锡膏。

实施例3

一种低残留高活性的镀锌钢板用锡膏，所述锡膏中的锡基钎料粉末质量比占90％，助焊剂质量比占10％；其中，锡基钎料粉末为SnAg0.3Cu0.7粉末。

锡膏中的助焊剂以重量百分比计算，各组分按重量比如下：KE311松香10g、酯化松香10g、N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐0.4g、对羟基苯甲酸4g、吡啶甲酸2g、二羟甲基丁酸3g、2-巯基苯并噻唑1g、2-甲基咪唑啉1g、抗氧剂DLTP 2g、抗氧剂G245 2g、Slipacks-ZHS 4g、聚酰胺蜡6650 2g、伊士曼Regalite R1100 15g、二乙二醇二乙醚23g、二乙二醇二乙醚10g、五乙二醇单甲醚10.6g。

锡膏的制备方法如下：

(1)将伊士曼Regalite R1100 15g、N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐0.4g、二乙二醇二乙醚23g加入反应釜中加热到70℃，使其中的N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐溶解到有机溶剂中，进而将N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐完全包覆在Regalite R1100中，然后冷却得到混合物A；

(2)将KE311松香10g、酯化松香10g、对羟基苯甲酸4g、吡啶甲酸2g、二羟甲基丁酸3g、2-巯基苯并噻唑1g、2-甲基咪唑啉1g、抗氧剂DLTP 2g、抗氧剂G245 2g、Slipacks-ZHS4g、聚酰胺蜡6650 2g、二乙二醇二乙醚10g、五乙二醇单甲醚10.6g加入到反应釜中，加热到150℃直至完全溶解变成澄清溶液，再倒入容器中放置在2～10℃中的冷库中进行冷却，得到混合物B；

(3)在常温下将混合物A和混合物B搅拌均匀得到助焊剂再将助焊剂与SnAg0.3Cu0.7粉末进行混合，得到低残留高活性的镀锌钢板用锡膏。

实施例4

一种低残留高活性的镀锌钢板用锡膏，所述锡膏中的锡基钎料粉末质量比占88％，助焊剂质量比占12％；其中，锡基钎料粉末为SnAg0.3Cu0.7粉末。

锡膏中的助焊剂以重量百分比计算，各组分按重量比如下：KE311松香39g、酯化松香39g、N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐1.5g、吡啶甲酸12g、二羟甲基丁酸15g、2-巯基苯并噻唑2g、2-甲基咪唑啉2.5g、抗氧剂DLTP 6g、抗氧剂G245 4.5g、Slipacks-ZHS 10g、聚酰胺蜡6650 8g、伊士曼Regalite R1100 33g、二乙二醇二乙醚40g、五乙二醇单甲醚67.5g、四乙二醇甲醚20g。

锡膏的制备方法如下：

(1)将伊士曼Regalite R1100 33g、N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐1.5g、二乙二醇二乙醚40g、四乙二醇甲醚20g加入反应釜中加热到70℃，使其中的N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐溶解到有机溶剂中，进而将N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐完全包覆在Regalite R1100中，然后冷却得到混合物A；

(2)将KE311松香39g、酯化松香39g、吡啶甲酸12g、二羟甲基丁酸15g、2-巯基苯并噻唑2g、2-甲基咪唑啉2.5g、抗氧剂DLTP 6g、抗氧剂G245 4.5g、Slipacks-ZHS 10g、聚酰胺蜡6650 8g、五乙二醇单甲醚67.5g加入到反应釜中，加热到160℃直至完全溶解变成澄清溶液，再倒入容器中放置在2～10℃中的冷库中进行冷却，得到混合物B；

(3)在常温下将混合物A和混合物B搅拌均匀得到助焊剂，再将助焊剂与SnAg0.3Cu0.7粉末进行混合，得到低残留高活性的镀锌钢板用锡膏。

针对以上四个实施例所制得锡膏进行测试，结果见表1。

表1各实施例性能测试表

从表1可看到，本发明的锡膏，具有低残留以及高活性的特点，其中在镀锌钢板上的润湿性良好，焊后残留量率小于助焊剂总质量的50％。在40℃、93％RH条件下进行10天的铜板腐蚀测试，发现四个实施例均无明显腐蚀。

本发明的锡膏适用于各种电子电器及家电等行业中的镀锌钢板结构和部件的焊接，特别是针对小型镀锌钢片式散热器等焊接具有很好的效果。

Claims (3)

1.一种低残留高活性的镀锌钢板用锡膏，其特征在于，所述锡膏中的锡基钎料粉末质量比占86～90%，助焊剂质量比占10～14%；锡膏中的助焊剂以重量百分比计算，原料组成为：松香 20～30%、胺卤素盐0.2～0.8%、有机酸8～13%、缓蚀剂1～2%、抗氧剂2～4%、触变剂3～6%、增粘包覆剂8～15%、余量的有机溶剂；

所述的松香为KE311松香与酯化松香以质量比为1:1的混合物；

所述的胺卤素盐为N-甲基二乙醇胺氢氟酸盐；

所述的有机酸为对羟基苯甲酸、吡啶甲酸、二羟甲基丁酸中的两种或三种；

所述的抗氧剂为抗氧剂DLTP和抗氧剂G245的混合物；

所述的触变剂为Slipacks-ZHS和聚酰胺蜡6650的混合物；

所述的增粘包覆剂为伊士曼Regalite R1100；

所述的有机溶剂为四乙二醇甲醚、二乙二醇二乙醚、五乙二醇单甲醚中的两种或三种的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种低残留高活性的镀锌钢板用锡膏，其特征在于，所述的缓蚀剂为2-巯基苯并噻唑与2-甲基咪唑啉的混合物。

3.如权利要求1或2所述的一种低残留高活性的镀锌钢板用锡膏的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：

（1）将增粘包覆剂、胺卤素盐、部分有机溶剂加入反应釜中加热到60～70℃，使其中的胺卤素盐溶解到有机溶剂中，进而将胺卤素盐完全包覆在增粘包覆剂中，然后冷却得到混合物A；

（2）将松香、缓蚀剂、有机酸、触变剂、抗氧剂、余下的部分溶剂加入到反应釜中，加热到150～160℃直至完全溶解变成澄清溶液，倒入容器中，放置在2～10℃中的冷库中进行冷却，得到混合物B；

（3）在常温下将混合物A和混合物B搅拌均匀得到助焊剂；

（4）将助焊剂与焊锡粉进行混合，得到所述的低残留高活性的镀锌钢板用锡膏。