專利名稱：：高活性免清洗助焊劑的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種可顯著地提高釬料的潤濕性、流動性，減少悍接缺陷的產(chǎn)生的助焊劑，屬于冶金領域及機械類的釬焊材料。二
背景技術：
：在空調(diào)、冰箱整機行業(yè)冷凝組件的釬焊，空調(diào)壓縮機、冰箱壓縮機、空調(diào)冷凝器、儲液器，汽液分離器、蒸發(fā)器、四通換向閥等制冷配件行業(yè)的諸多產(chǎn)品以及其它如自行車、輪椅車、暖汽片、散熱器等行業(yè)工件的手工及自動火焰釬焊，都需要一種"既能具有助焊作用，又能使釬焊部位金屬表面無氧化，且焊后不需要酸洗"的助焊劑(釬劑)。目前，國內(nèi)外市售的"助焊劑"或"氣體助焊劑"，無論是國產(chǎn)FB401LFB405L系列助焊劑(根據(jù)JB/T6045-1992《硬釬焊用釬劑》的規(guī)定分類)，還是進口的助焊劑(美國等國稱之為GasFlux，即氣體助焊劑)，都存在"活性差"的問題，從而使得在很多場合，其"助焊性"不夠，容易產(chǎn)生"未焊透"、"焊接缺陷較多"(特別是氣孔、夾渣等缺陷)、"釬縫強度偏低"等質(zhì)量問題。因此，迫切需要研制出既具有"較高活性"、又具有"免清洗"特性的高活性免清洗助焊劑，以滿足低成本綠色制造的需要。三
發(fā)明內(nèi)容本項發(fā)明的任務是提供一種既具有"較高活性"、又具有"免清洗"特性的高活性免清洗助焊劑，可以滿足空調(diào)、冰箱整機行業(yè)、制冷配件行業(yè)以及其它如自行車、輪椅車、暖汽片、散熱器等行業(yè)低成本綠色制造的需要。本項發(fā)明使用市售的硼酸或硼酐(或任意比例的硼酸+硼酐)、甲醇，按需要配比(一般為(摩爾分數(shù))4份甲醇，一份硼酸或硼酐)，采用1000L2000L的反應釜進行硼酸三甲酯的合成。合成過程中，經(jīng)過"分餾"后，得到密度不小于0.887的硼酸三甲酯+甲醇"混合物"或稱為"共沸物"(半成品)。也可以根據(jù)需要將硼酸三甲酯+甲醇混合物"精餾"成含量為99%(質(zhì)量百分數(shù))以上的純硼酸三甲酯，或者通過購買市售的硼酸三甲酯作為半成品。合成反應如下式。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>向半成品中加入品質(zhì)等于或優(yōu)于"化學純"的氟化銫或氟化銣、丙酮、乙醚及甲醇(需要時)，配制成上述比例范圍內(nèi)的任意一組組成，即可得到性能優(yōu)良的高活性免清洗助焊劑。氣體助焊劑的助焊原理是其主要成分硼酸三甲酯與甲醇形成"共沸物"(沸點范圍52t:56'C)，共沸物隨燃氣(乙炔氣、液化氣、丙烷等可燃氣體)在火焰中燃燒，發(fā)生如下反應2(CH30)3B+902=6C02+9H20+B203(3)B203+MexOy:MexOyB203(硼酸鹽)(4)由反應(3)生成的B203(硼酐)雖然可與被焊工件表面的金屬氧化物MexOy通過反應(4)形成"硼酸鹽"，從而起到"去除氧化膜"(即助焊)的作用，且"硼酸鹽"冷卻后會在工件焊接部位形成一層致密的"玻璃態(tài)"薄層(硼酸鹽也能形成玻璃，俗稱"硼玻璃")，這層硼玻璃的形成即是阻止釬焊區(qū)金屬表面氧化，焊后一般也不需要酸洗(免清洗)的技術原因。但是反應(3)生成的B2Cb(硼酐)其"去除氧化膜"的作用實在太弱，因此，自從氣體助焊劑(硼酸三甲酯類助焊劑)問世以來，對改善硼酐"活性差"問題的研究就一直進行著。本項發(fā)明主要解決了下述兩個關鍵技術問題1)研制出的"高活性免清洗助焊劑"，加入了0.001%1.0%的氟化銫(CsF)或氟化銣(RbF)，但是硼酸三甲酯與甲醇形成的"共沸物"沸點范圍任然保持在52。C56。C，且硼酸三甲酯的范圍在45.0%~80.0%可調(diào)節(jié)。通過優(yōu)化"高活性免清洗助焊劑"的化學成分組成，得到了具有可顯著地提高釬料的潤濕性、流動性，可減少焊接缺陷的產(chǎn)生、并可提高釬縫強度，而仍然具有可阻止釬焊區(qū)金屬表面氧化，焊后一般也不需要酸洗(免清洗)等特性的高活性免清洗助焊劑。2)在"高活性免清洗助焊劑"中添加了適量的丙酮(CH3COCH3)和乙醚(CH3CH2OCH2CH3)。一方面使得氟化銫(CsF)或氟化銣(RbF)能夠順利地在助焊劑中"溶解"且最高溶解量能達到1.0%,使得高活性免清洗助焊劑具有"較高活性"，同時，丙酮和乙醚的加入還可以"有效地阻止"硼酸三甲酯的分解。經(jīng)過大量的化學試驗和釬焊、釬縫性能試驗發(fā)現(xiàn)，丙酮和乙醚的最佳加入量(質(zhì)量百分數(shù))分別為0.01%~10.0%、0.001%~2.5%為宜，氟化銫或氟化銣的最佳加入量(質(zhì)量百分數(shù))分別為0.001%1.0%為宜。與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明具有如下特點(1)丙酮和乙醚的加入，對"抑制"助焊劑的分解"作用顯著"本發(fā)明涉及的高活性免清洗助焊劑，主要成分是硼酸三甲酯，添加了適量的丙酮(CH3COCH3)和乙醚(CH3CH20CH2CH3)后，"有效地阻止"了硼酸三甲酯的分解。由反應式(1)(2)可知，硼酸或硼酐(或任意比例的硼酸+硼酐)與甲醇反應生成硼酸三甲酯的化學反應是"可逆的"。即硼酸三甲酯遇水則會分解成甲醇和硼酸或硼酐(視水的多少決定硼酸或硼酐的量)。分解生成的甲醇和硼酸或硼酐會"堵塞"管路，從而影響燃氣在管路、焊槍中的流動，因此如何消除助悍劑中的水含量，也是一個異常難以解決的課題。通過多級"分餾"是降低水含量的方法之一，但是大大提高了生產(chǎn)成本；采用"干燥"方式脫水，也使生產(chǎn)成本提高很多；及時更換助焊劑(即頻繁倒掉焊劑發(fā)生器中水含量不斷增高的"殘液")，更加造成浪費，同樣提高了生產(chǎn)成本。本發(fā)明采用適量地加入丙酮和乙醚，是目前為止發(fā)現(xiàn)的最佳技術措施。因為丙酮和乙醚一方面可以與甲醇與硼酸三甲酯"共沸物"無限量互溶，另一方面，丙酮和乙醚的沸點分別為56.2。C和34.5°C，均等于或低于硼酸三甲酯與甲醇形成的"共沸物"(助焊劑)的沸點范圍52。C56。C，不會對助焊劑造成不良影響(即不會對助焊劑的正常"揮發(fā)"造成不良影響)。(2)氟化銫或氟化銣的加入，提高了"活性"和釬縫強度本發(fā)明涉及的高活性免清洗助焊劑，通過加入適量的氟化銫(CsF)或氟化銣(RbF)，使得已有的助焊劑依靠B203(硼酐)"去除氧化膜"的作用，變成了CsBF4或RbBF4、Cs2B407或Rb2B407與焊接工件表面氧化膜(氧化物)的反應，"活性"顯著得到了提高。因為溶解在助焊劑中的(CsF)或氟化銣(RbF)在火焰中燃燒時，會與生成的8203發(fā)生如下化學反應5B203+8CsF+302(空氣中)二2CsBF4+3Cs2B407(5)5B203+8RbF+302(空氣中)=2RbBF4+3Rb2B407(6)由"元素周期表"可知，鉀(K)與銣(Rb)、銫(Cs)同屬于IA主族元素，但是由"無機化學"的基本原理可知，銣、銫的化學性質(zhì)比鉀"更活潑"，而KBF4、K2B407均是目前國內(nèi)外常用的"FB102"釬劑的主成分(參見現(xiàn)行有效版本JB/T6045-1992《硬釬焊用釬劑》表Al)，同理，CsBF4或RbBF4、Cs2B407或Rb2B407比KBF4、K2B407具有更高的"活性"和"去除氧化膜"的能力。由于"溶解度"的限制，氟化鉀(KF)在硼酸三甲酯+甲醇"混合物"(或稱共沸物)中幾乎不溶解，氟化銫(CsF)或氟化銣(RbF)則有"一定的"溶解度。在本發(fā)明過程中，經(jīng)過大量"選擇性"試驗發(fā)現(xiàn)，添加適量的丙酮(CH3COCH3)和乙醚(CH3CH2OCH2CH3)，可以增加氟化銫(CsF)或氟化銣(RbF)的溶解度，但是，對氟化銫或氟化銣的純度要求較高，必須使用"化學純"、"分析純"或純度更高的試劑級氟化銫或氟化銣，才能保證其"溶解充分"。釬焊試驗發(fā)現(xiàn)，添加了氟化銫或氟化銣后，助焊劑可顯著地提高釬料的潤濕性、流動性，可減少焊接缺陷的產(chǎn)生、并可提高釬縫強度，而仍然具有可阻止釬焊區(qū)金屬表面氧化，焊后一般也不需要酸洗(免清洗)的特性。具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的"高活性免清洗助焊劑"的質(zhì)量配方比，敘述本發(fā)明的具體實施方式。實施例l一種高活性免清洗助焊劑，按質(zhì)量分數(shù)配比，其成分為45.0%硼酸三甲酯((CH30)3B)，10.0%丙酮(CH3COCH3)，0.001%氟化銫(CsF)，0.001%乙醚(CH3CH2OCH2CH3)，余量為甲醇(CH3OH)。上述配比得到的高活性免清洗助焊劑，密度(20'C)在0.8550.891范圍，沸點范圍52°C56°C，經(jīng)焊劑"發(fā)生器"通過燃氣(乙炔氣、液化氣、丙烷等可燃氣體)以蒸汽的形式加入(進入)悍槍，與氧氣混合，燃燒，進行釬焊(火焰焊接)。按照GB/T11363-2008《釬焊接頭強度試驗方法》進行試驗，以丁2紫銅、H62黃銅為試驗母材，以市售B^Cu93P釬料為試驗釬料，"有效"釬焊面積分別提高8%、9.5%,釬縫強度分別提高15%、13%(由于釬料的潤濕性、流動性提高所致)。實施例2一種高活性免清洗助焊劑，按質(zhì)量分數(shù)配比，其成分為45.0%硼酸三甲酯((CH30)3B)，10.0%丙酮(CH3COCH3)，0.001%氟化銣(RbF)，0.001%乙醚(CH3CH2OCH2CH3)，余量為甲醇(CH3OH)。上述配比得到的高活性免清洗助焊劑，密度(2(TC)在0.8550.891范圍，沸點范圍52'C56'C，經(jīng)焊劑"發(fā)生器"通過燃氣(乙炔氣、液化氣、丙垸等可燃氣體)以蒸汽的形式加入(進入)焊槍，與氧氣混合，燃燒，進行釬焊(火焰焊接)。按照GB/T11363-2008《釬焊接頭強度試驗方法》進行試驗，以丁2紫銅、H62黃銅為試驗母材，以市售B-Cu93P釬料為試驗釬料，"有效"釬焊面積分別提高8%、9.5%，釬縫強度分別提高15%、13%(由于釬料的潤濕性、流動性提高所致)。實施例3一種高活性免清洗助焊劑，按質(zhì)量分數(shù)配比，其成分為80.0%硼酸三甲酯((CH30)3B)，0.010/o丙酮(CH3COCH3)，1.0。/o氟化銫(CsF)，2.5%乙醚(0130120CH2CH3)，余量為甲醇(CH3OH)。上述配比得到的高活性免清洗助悍劑，密度(20。C)在0.8550.891范圍，沸點范圍52°C56°C，經(jīng)焊劑"發(fā)生器"通過燃氣(乙炔氣、液化氣、丙烷等可燃氣體)以蒸汽的形式加入(進入)焊槍，與氧氣混合，燃燒，進行釬焊(火焰焊接)。按照GB/T11363-2008《釬焊接頭強度試驗方法》進行試驗，以丁2紫銅、H62黃銅為試驗母材，以市售B-Cu93P釬料為試驗釬料，"有效"釬焊面積分別提高9.5%、10.5%，釬縫強度分別提高15%、14%(由于釬料的潤濕性、流動性提高所致)。實施例4一種高活性免清洗助焊劑，按質(zhì)量分數(shù)配比，其成分為80.0%硼酸三甲酯((CH30)3B)，0.0P/o丙酮(CH3COCH3)，1.0Q/o氟化銣(RbF)，2.5%乙醚(0^(:1120CH2CH3)，余量為甲醇(CH3OH)。上述配比得到的高活性免清洗助焊劑，密度(2(TC)在0.8550.891范圍，沸點范圍52。C56。C，經(jīng)焊劑"發(fā)生器"通過燃氣(乙炔氣、液化氣、丙垸等可燃氣體)以蒸汽的形式加入(進入)焊槍，與氧氣混合，燃燒，進行釬焊(火焰焊接)。按照GB/T11363-2008《釬焊接頭強度試驗方法》進行試驗，以丁2紫銅、H62黃銅為試驗母材，以市售B-Cu93P釬料為試驗釬料，"有效"釬焊面積分別提高9.5%、10.5%，釬縫強度分別提高15%、14%(由于釬料的潤濕性、流動性提高所致)。實施例5一種高活性免清洗助焊劑，按質(zhì)量分數(shù)配比，其成分為62.5%硼酸三甲酯((CH30)3B)，5.0。/。丙酮(CH3COCH3)，0.5%氟化銫(CsF)，1.5%乙醚(CH3CH20CH2CH3)，余量為甲醇(CH3OH)。上述配比得到的高活性免清洗助焊劑，密度(20。C)在0.8550.891范圍，沸點范圍52。C56。C，經(jīng)焊劑"發(fā)生器"通過燃氣(乙炔氣、液化氣、丙垸等可燃氣體)以蒸汽的形式加入(進入)焊槍，與氧氣混合，燃燒，進行釬焊(火焰焊接)。按照GBAT11363-2008《釬焊接頭強度試驗方法》進行試驗，以丁2紫銅、H62黃銅為試驗母材，以市售B-Cu93P釬料為試驗釬料，"有效"釬焊面積分別提高8.5%、10.0%,釬縫強度分別提高14%、13%(由于釬料的潤濕性、流動性提高所致)。實施例6一種高活性免清洗助焊劑，按質(zhì)量分數(shù)配比，其成分為62.5%硼酸三甲酯((CH30)3B)，5.00/o丙酮(CH3COCH3)，0.5%氟化銣(RbF)，1.5%乙醚(0€30120CH2CH3)，余量為甲醇(CH3OH)。上述配比得到的高活性免清洗助焊劑，密度(2(TC)在0.8550.891范圍，沸點范圍52。C56。C，經(jīng)焊劑"發(fā)生器"通過燃氣(乙炔氣、液化氣、丙烷等可燃氣體)以蒸汽的形式加入(進入)焊槍，與氧氣混合，燃燒，進行釬焊(火焰焊接)。按照GB/T11363-2008《釬焊接頭強度試驗方法》進行試驗，以丁2紫銅、H62黃銅為試驗母材，以市售B-Cu93P釬料為試驗釬料，"有效"釬焊面積分別提高8.5%、10.0%，釬縫強度分別提高14%、13%(由于釬料的潤、濕性、流動性提高所致)。實施例7一種高活性免清洗助焊劑，按質(zhì)量分數(shù)配比，其成分為65.0%硼酸三甲酯((CH30)3B)，5.00/o丙酮(CH3COCH3)，0.1%氟化銫(CsF)，0.5%乙醚(CH3CH20CH2CH3)，余量為甲醇(CH3OH)。上述配比得到的高活性免清洗助焊劑，密度(20。C)在0.8550.891范圍，沸點范圍52°C56°C，經(jīng)焊劑"發(fā)生器"通過燃氣(乙炔氣、液化氣、丙垸等可燃氣體)以蒸汽的形式加入(進入)焊槍，與氧氣混合，燃燒，進行釬焊(火焰焊接)。按照GB/T11363-2008《釬焊接頭強度試驗方法》進行試驗，以丁2紫銅、H62黃銅為試驗母材，以市售B-Cu93P釬料為試驗釬料，"有效"釬焊面積分別提高9.5%、10.5%，釬縫強度分別提高14%、15%(由于釬料的潤濕性、流動性提高所致)。實施例8一種高活性免清洗助焊劑，按質(zhì)量分數(shù)配比，其成分為65.0%硼酸三甲酯((CH30)3B)，5.0。/o丙酮(CH3COCH3)，0.1%氟化銣(RbF)，0.5%乙醚(013(:1120CH2CH3)，余量為甲醇(CH3OH)。上述配比得到的高活性免清洗助焊劑，密度(2(TC)在0.8550.891范圍，沸點范圍52°C56°C，經(jīng)焊劑"發(fā)生器"通過燃氣(乙炔氣、液化氣、丙垸等可燃氣體)以蒸汽的形式加入(進入)焊槍，與氧氣混合，燃燒，進行釬焊(火焰焊接)。按照GB/T11363-2008《釬焊接頭強度試驗方法》進行試驗，以丁2紫銅、H62黃銅為試驗母材，以市售B-Cu93P釬料為試驗釬料，"有效"釬焊面積分別提高9.5%、10,5%，釬縫強度分別提高14%、15%(由于釬料的潤濕性、流動性提髙所致)。實施例9一種高活性免清洗助焊劑，按質(zhì)量分數(shù)配比，其成分為65.0%硼酸三甲酯((CH30)3B)，5.0。/o丙酮(CH3COCH3)，0.1。/o氟化銫(CsF)和0.P/o氟化銣(RbF)，0.5%乙醚(CH3CH2OCH2CH3)，余量為甲醇(CH3OH)。上述配比得到的高活性免清洗助焊劑，密度(2(TC)在0.8550.891范圍，沸點范圍52'C56'C，經(jīng)焊劑"發(fā)生器"通過燃氣(乙炔氣、液化氣、丙烷等可燃氣體)以蒸汽的形式加入(進入)焊槍，與氧氣混合，燃燒，進行釬焊(火焰焊接)。按照GB/T11363-2008《釬焊接頭強度試驗方法》進行試驗，以丁2紫銅、H62黃銅為試驗母材，以市售B-Cu93P釬料為試驗釬料，"有效"釬焊面積分別提高9.5%、10.5%,釬縫強度分別提高14%、15%(由于釬料的潤濕性、流動性提高所致)。本實施例與實施例7和實施例8不同的是，同時加入了0.1%氟化銫(CsF)和0.1%氟化銣(RbF)，但是試驗數(shù)據(jù)與實施例7和實施例8完全一致。此外，實施例1和實施例2、實施例3和實施例4、實施例5和實施例6、實施例7和實施例8有所不同的是，實施例1、實施例3、實施例5、實施例7分別加入的氟化銫，而實施例2、實施例4、實施例6、實施例8分別加入的氟化銣，但是實施例l、實施例3、實施例5、實施例7的試驗數(shù)據(jù)分別與實施例2、實施例4、實施例6、實施例8—致，說明在本項發(fā)明中，加入氟化銫和氟化銣的效果是一樣的，或者說，氟化銫和氟化銣"可以互換"。將實施例1實施例9按照GB/T11363-2008《釬焊接頭強度試驗方法》進行試驗的試驗數(shù)據(jù)列成表格，可以更清楚地了解和理解本項發(fā)明的技術特點和技術效果。表1"有效"釬焊面積和釬縫強度試驗數(shù)據(jù)(以市售B-Cu93P釬料為試驗釬料)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權利要求1、一種高活性免清洗助焊劑，其特征在于，按質(zhì)量百分數(shù)配比是45.0％～80.0％的硼酸三甲酯((CH3O)3B)，0.01％～10.0％的丙酮(CH3COCH3)，0.001％～1.0％的氟化銫(CsF)或氟化銣(RbF)，0.001％～2.5％的乙醚(CH3CH2OCH2CH3)，余量為甲醇(CH3OH)。全文摘要一種高活性免清洗助焊劑，按質(zhì)量百分數(shù)配比是45.0％～80.0％的硼酸三甲酯，0.01％～10.0％的丙酮，0.001％～1.0％的氟化銫或氟化銣，0.001％～2.5％的乙醚，余量為甲醇。本發(fā)明生產(chǎn)的助焊劑配合Cu-P系等釬料釬焊時，釬料在母材上具有優(yōu)良的潤濕性、流動性，可減少焊接缺陷的產(chǎn)生、并可提高釬縫強度，而仍然具有可阻止釬焊區(qū)金屬表面氧化，焊后一般也不需要酸洗(免清洗)的特性。文檔編號B23K35/36GK101380705SQ20081012112公開日2009年3月11日申請日期2008年9月28日優(yōu)先權日2008年9月28日發(fā)明者王水慶申請人:嵊州市新銳焊接科技有限公司