專利名稱：一種還原劑組合物及其制備方法、一種焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種還原劑組合物及其制備方法，尤其是用于通孔焊接的還原劑組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)中，常會(huì)涉及到熔融一種金屬或合金，使其與另一種金屬結(jié)合或附著的工藝。由于多數(shù)金屬與氧接觸均會(huì)氧化，如在靜態(tài)錫爐或動(dòng)態(tài)波峰爐中產(chǎn)生的錫渣(SnO和SnO2)即是一種工業(yè)中金屬氧化最常見的例子。在高溫環(huán)境下，尤其是在融化狀態(tài)下，金屬(或合金)氧化的狀況會(huì)更加劇烈，很快會(huì)形成一層氧化物，且越聚越多。而在熔融金屬與其他金屬附著結(jié)合的工藝過程中，熔融金屬須不停的流動(dòng)循環(huán)，這一方面會(huì)加劇氧化速度，另一方面意味著表層的氧化物和少量的氧氣會(huì)被帶到液面以下，即液體內(nèi)部。那么氧化在內(nèi)部同樣會(huì)發(fā)生。這樣氧化物將夾帶良好的金屬浮上液面，形成浮渣。由于浮渣不停的產(chǎn)生，浮出，造成浮渣累積越來越多，層層相疊，越來越厚，幾小時(shí)后影響液面流動(dòng)，甚至產(chǎn)生外溢，污染又危險(xiǎn)。所產(chǎn)生的浮渣不能正常參與融合的生產(chǎn)過程，只能不斷地打撈出來，另行處理。因打撈出浮渣后，液面高度不夠，甚至生產(chǎn)用量不夠，只能不停地添加補(bǔ)充新的金屬原料。為此，為盡量避免熔融金屬氧化，需對(duì)熔融金屬進(jìn)行抗氧化處理，目前，現(xiàn)有抗氧化處理工藝主要有還原劑還原法、還原機(jī)處理法、充氮隔離保護(hù)法等。其中增加還原劑進(jìn)行還原抗氧化的方法采用較為廣泛，常用的還原劑有還原粉、還原金屬及粘稠膠狀還原物質(zhì)
坐寸o其中，采用還原粉進(jìn)行還原的工作方式為:在熔融金屬液體表面，播撒粉狀物質(zhì)，其不足或局限性表現(xiàn)如下:
A:使用形態(tài)非常不便，因?yàn)槠錇榉蹱钗镔|(zhì)，添加于高溫熔融金屬表面非常不易操作，對(duì)于表面面積較大的液面來講，要想播撒均勻又要注意不要被高溫燙到，須十分小心，所以使用極其不便。B:容易飛散，從而造成浪費(fèi)和污染，因?yàn)槭歉尚苑蹱钗镔|(zhì)，而熔融金屬液面上面一般均有通風(fēng)裝置，如播撒不當(dāng)將產(chǎn)生飛散，造成浪費(fèi)和污染。C:煙霧較大，還原粉一般為酸，堿，鹽類物質(zhì)，與熔融金屬液面接觸后會(huì)與其他助劑反應(yīng)，受熱后煙霧較大，原有通風(fēng)裝置不足以將風(fēng)排掉。D:危害性較大，如以上提及，因其為酸，堿，鹽類物質(zhì)，對(duì)人體，設(shè)備，環(huán)境都有一定的危害，計(jì)算其作用后還原物的節(jié)約，經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高。而采用還原顆粒(金屬)的作業(yè)原理為:在與熔融金屬相同或相溶的金屬中，加入高純度活性物質(zhì)(如還原粉)，冷卻成型，制成金屬顆粒(或金屬段)，使用時(shí)添加與熔融金屬液體。其不足之處有以下幾點(diǎn):
A:昂貴，從其制備形態(tài)即可知，因經(jīng)過了金屬熔解，加入活性物，成型等工序，材料費(fèi)用和加工費(fèi)用都很高。B:使用方式不夠優(yōu)化，使用時(shí)，按比例投入熔融金屬液體中，讓金屬顆粒熔化，析出還原物質(zhì)，再起還原和防氧化作用。因熔化需要一個(gè)時(shí)間，活性物析出后溶于金屬液體，要迅速擴(kuò)散均勻，也非易事。C:合金含量比例會(huì)發(fā)生變化，因金屬顆粒合金比例與工作合金不一定完全一致，長(zhǎng)期投放，會(huì)改變工作合金含量比例，有時(shí)這種改變會(huì)帶來嚴(yán)重的質(zhì)量后果。D:有一定的副作用，因用量要求精確，不易控制，因生產(chǎn)線并非特別均衡，有些顆粒使用過量，除了可能造成浪費(fèi)，還會(huì)使工作熔融合金張力變大，反而結(jié)合與附著質(zhì)量下降。采用粘稠膠狀還原物質(zhì)的方法為國外一些公司推出。其工作原理為，在粘稠狀液體中加入活性物質(zhì)，使用時(shí)倒入熔融金屬液面，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，擴(kuò)散于液體表面，形成保護(hù)膜，并持續(xù)發(fā)生還原作用。其局限性在于以下幾點(diǎn):
A:擴(kuò)散不夠迅速，須費(fèi)力攪拌。B:油性物質(zhì)粘度過大，常會(huì)附著于工件，造成產(chǎn)品污染，難于清洗。C:其粘性殘留與熔融金屬混合物，在熔融金屬流動(dòng)循環(huán)中，附著于設(shè)備部件，導(dǎo)致設(shè)備循環(huán)通道堵塞、不暢，給設(shè)備維護(hù)造成不便。D:沉淀物，粘于設(shè)備部件，類似于樹脂型堅(jiān)硬物質(zhì)，清理非常困難。設(shè)備保養(yǎng)清理非常不便，從長(zhǎng)期看，一定會(huì)損傷設(shè)備。E:不易降解、不具環(huán)保性，其中含有的鹵素，會(huì)附著于工件，造成產(chǎn)品易吸潮氧化。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中還原劑組合物對(duì)浮渣處理效果差的問題，本發(fā)明提供了一種還原劑組合物，其對(duì)浮渣處理效果優(yōu)異，并且使用方便，安全。本發(fā)明公開的還原劑組合物包括非離子表面活性劑、抗氧化劑和偏磷酸銨。同時(shí)，本發(fā)明還公開了上述還原劑組合物的制備方法，包括在80-100 V下向偏磷酸銨中加入抗氧化劑和部分非離子表面活性劑，然后在50-90°C攪拌10-50min，然后加入剩余非離子表面活性劑，并攪拌15-50min。另外，本發(fā)明還公開了一種焊接方法，包括在焊池中形成熔融焊料，從熔融焊料中形成高于熔融焊料表面的焊液流，將待焊物與所述焊液流接觸進(jìn)行焊接，其中，所述熔融焊料表面具有浮層，所述浮層中含有非離子表面活性劑、抗氧化劑和偏磷酸銨。本發(fā)明公開的還原劑組合物具有如下效果:
A:方便使用，易于操作。本發(fā)明為水溶性油狀液體，使用時(shí)倒于熔融金屬液面即可，而且本發(fā)明采用張力擴(kuò)散技術(shù)而加有表面活性物質(zhì)，在兩種液體接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生親/疏雙向分子鍵，減小熔融金屬表面張力，同時(shí)推動(dòng)抗氧化還原液體自動(dòng)快速擴(kuò)散，而其他現(xiàn)有產(chǎn)品則須外加機(jī)械力(攪拌)等才能鋪滿整個(gè)液面；所以采用本發(fā)明抗氧化還原劑組合物只要在幾個(gè)點(diǎn)加入即可，產(chǎn)品會(huì)迅速“智能”地向未覆蓋區(qū)域擴(kuò)散和流動(dòng)，3-5s后抗氧化還原劑組合物即會(huì)鋪滿整個(gè)液面；同時(shí)，因產(chǎn)品為浮于熔融液體表面持續(xù)起作用，所以加入的量不要求非常精確，這樣也便于作業(yè)。B:能同時(shí)起到防氧化和主動(dòng)還原作用。現(xiàn)有各種還原方法通常只能起到一種作用，如充氮隔離保護(hù)法只能起防止氧化作用；金屬顆粒/還原粉等只能起到還原功能，而防止氧化功能沒有。而本發(fā)明為液態(tài)，輕于熔融金屬液體，可鋪滿整個(gè)流動(dòng)液面從而隔絕空氣(氧氣)，有效防止氧化。同時(shí)，本發(fā)明中含有活性物質(zhì)和有機(jī)或無機(jī)酸，可分散金屬浮渣的內(nèi)部引力，主動(dòng)打散結(jié)構(gòu)，還原有用金屬回到容器中。C:輔助提升結(jié)合能力。使用本發(fā)明的抗氧化還原劑組合物，一方面減少了金屬浮渣，熔融金屬液體流動(dòng)性更順暢；另一方面，本發(fā)明中含有的活性物質(zhì)(表面活性劑)可降低液面表面張力，增加熔融金屬的流動(dòng)性、擴(kuò)散性，從而促進(jìn)熔融金屬的結(jié)合或附著質(zhì)量，從而使本工序所要達(dá)到的結(jié)合或附著水平大大提高，這是本發(fā)明的一大特色。這也是現(xiàn)有的其他幾種還原劑組合物或方法所不具備或效能達(dá)不到的。D:成本低廉，性價(jià)比高。因本發(fā)明采用了新型價(jià)廉活性成分，而且還原效率非常高，單位還原金屬成本大大低于現(xiàn)有的各種方法。并且，可節(jié)約金屬為該工段使用總量的50%，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^，性價(jià)比很高。E:效果顯著，持續(xù)有效。本發(fā)明采用新工藝加工而成，將其傾倒于熔融金屬液面即可，原已產(chǎn)生的氧化物，會(huì)在本發(fā)明加入后擴(kuò)散的同時(shí)還原消失，對(duì)后續(xù)產(chǎn)生的氧化物隨時(shí)分解還原，效果可以立竿見影，并在4-5h持續(xù)有效。F:清潔簡(jiǎn)便，優(yōu)化工藝。本發(fā)明為水溶性油狀液體，添加方便，不會(huì)飛散，同時(shí)其密度遠(yuǎn)輕于熔融金屬，而會(huì)在熔融金屬表面形成一個(gè)保護(hù)膜，起有效成分持續(xù)有效，不須反復(fù)添加。同時(shí)，因氧化物被不斷還原，產(chǎn)生的殘余浮渣非常少，原來每天須清理兩次，現(xiàn)只須每天稍事清理，兩到三天(正常班)大清一次即可。而且所產(chǎn)生的殘留物可溶于水，符合中華人民共和國工業(yè)固體廢棄物排放標(biāo)準(zhǔn)，粘附在設(shè)備上的殘?jiān)恍栎p輕鏟除即可，或使用本公司專用清洗劑浸泡5-15min后清除即可。渣少，清潔次數(shù)少，自然保持了環(huán)境清潔，同時(shí)優(yōu)化了操作和清潔工藝。G:應(yīng)用廣泛，完全可替代目前所用的各種還原劑組合物，以及還原機(jī)方法、充氮隔離保護(hù)法等，用于各種熔融一種金屬或合金來與另一種金屬結(jié)合或附著的工藝過程中，例如，可用于手工浸焊、波峰焊(有鉛或無鉛)等焊接工藝。H:使用安全。將本發(fā)明公開的還原劑組合物添加到熔融焊料中，不會(huì)產(chǎn)生飛濺、汽化等現(xiàn)象，避免了高溫環(huán)境中極易產(chǎn)生的起火爆炸等隱患，大大提高了使用的安全性能。1:用于焊接中，可大大提高焊料的潤(rùn)濕性，提高焊接效果。J、焊接質(zhì)量高。通過本發(fā)明公開的焊接方法中的浮層的作用，可保證熔融焊料中各組分的穩(wěn)定，避免由于熔融焊料中的部分成分(例如銅)含量升高過快而導(dǎo)致焊接時(shí)，熔融焊料對(duì)待焊物的潤(rùn)濕性降低，影響焊接效果。同時(shí)，通過抑制熔融焊料中部分成分(例如銅)含量升高過快，可大大減少額外的降低熔融焊料中該成分含量的處理工藝，簡(jiǎn)化了工藝。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。 本發(fā)明公開的還原劑組合物包括非離子表面活性劑、抗氧化劑和偏磷酸銨。所述還原劑組合物中，各組分含量沒有太大限制，優(yōu)選情況下，所述非離子表面活性劑的含量為59-80wt%，抗氧化劑的含量為15-40wt%，偏磷酸銨的含量為0.5_5wt%。當(dāng)所述還原劑組合物中各組分的含量在上述范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)提高焊料潤(rùn)濕效果，提高焊接質(zhì)量非
常有利。上述還原劑組合物中的非離子表面活性劑可以采用本領(lǐng)域公知的各種物質(zhì)，例如可以采用壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯中的一種或多種。優(yōu)選情況下，所述非離子表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚。根據(jù)本發(fā)明，上述抗氧化劑也可以采用本領(lǐng)域公知的各種物質(zhì)，例如可以選自植酸、蘋果酸、檸檬酸中的一種或多種。優(yōu)選情況下，所述抗氧化劑為植酸。作為對(duì)本發(fā)明公開的還原劑組合物的進(jìn)一步改進(jìn)，所述還原劑組合物中還含有促進(jìn)劑，所述促進(jìn)劑優(yōu)選為胺類，所述胺類選自苯胺、溴化四丁基胺、三乙醇胺、乙二胺、甲胺、檸檬酸三銨、磷酸二氫銨中的一種或多種。當(dāng)還原劑組合物中含有促進(jìn)劑時(shí)，優(yōu)選情況下，其含量為0.5_5wt%。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)浮層中的偏磷酸銨與磷酸二氫銨的含量比為2-5:1時(shí)，對(duì)去除浮渣，提高焊料的潤(rùn)濕性能更為有利。同時(shí)，本發(fā)明還公開了上述還原劑組合物的制備方法，包括在80-100°C下向偏磷酸銨中加入抗氧化劑和第一部分非離子表面活性劑，然后在50-90°C攪拌10-50min，然后加入第二部分非離子表面活性劑，并攪拌15-50min。根據(jù)本發(fā)明，上述非離子表面活性劑分兩次添加，即先添加第一部分，在50_90°C攪拌10-50min，然后添加第二部分，再攪拌15_50min，具體的，首次添加的非離子表面活性劑的量可以在較大范圍內(nèi)變動(dòng)。進(jìn)一步優(yōu)選情況下，首次添加的第一部分非離子表面活性劑與再次添加的第二部分非離子表面活性劑的重量比為2.5-1:1。本發(fā)明通過分兩次加入非離子表面活性劑，可避免還原劑組合物出現(xiàn)分層等不利現(xiàn)象，對(duì)進(jìn)一步提高還原劑組合物的還原效果非常有利。上述制備方法中，各物質(zhì)的添加量可根據(jù)所需制備得到的還原劑組合物中的各組分的含量為準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，例如，可以為所述非離子表面活性劑的添加量為59-80wt%，抗氧化劑的添加量為15-40wt%，偏磷酸銨的添加量為0.5-5wt%。當(dāng)需要還原劑組合物中含有磷酸二氫銨時(shí)，可在加入抗氧化劑和非離子表面活性劑前，先將偏磷酸銨與磷酸二氫銨混合。當(dāng)需添加磷酸二氫銨時(shí)，其添加量可以為
0.5_5wt%0本發(fā)明的物理形態(tài)為水溶性液體，有別于現(xiàn)有還原劑組合物，這種水溶性液體有利于使用時(shí)操作，便于向液態(tài)的熔融金屬中添加；同時(shí)也有利于在液態(tài)熔融金屬表面快速流動(dòng)擴(kuò)散。使用時(shí)，只需將本發(fā)明的抗氧化還原劑組合物直接傾倒于液面，即會(huì)自行迅速擴(kuò)散，鋪滿整個(gè)液面。
本發(fā)明公開的焊接方法包括在焊池中形成熔融焊料，從熔融焊料中形成高于熔融焊料表面的焊液流，將待焊物與所述焊液流接觸進(jìn)行焊接，其中，所述熔融焊料表面具有浮層，所述浮層中含有非離子表面活性劑、抗氧化劑和偏磷酸銨。上述焊接方法中，在焊池中形成熔融焊料方法為本領(lǐng)域公知的，例如可以將固體焊料添加到焊池中，然后加熱使之融化。加熱的溫度須使固體焊料能夠融化，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)所采用的不同的固體焊料，進(jìn)行實(shí)際調(diào)整，達(dá)到將固體焊料融化的目的即可。對(duì)于上述固體焊料，可根據(jù)不同的使用場(chǎng)合選用的不同的焊料，例如可以采用無鉛或含鉛的錫焊料。出于環(huán)?？紤]，優(yōu)選采用無鉛焊料，具體可以為含有95-96.5%錫及3.5-5%銀的錫銀合金焊料、錫銀銅(96.5% Sn,3% Ag、0.5% Cu)焊料或者錫與銻、鉍、銦、鎳、鋅中的一種或多種形成的合金焊料，其中，錫是無鉛焊料的基底且通常是以占合金中大于90%的量出現(xiàn)。上述焊料均可通過商購得到。在焊池中形成熔融焊料后，從熔融焊料中形成高于熔融焊料表面的焊液流，將待焊物與所述焊液流接觸進(jìn)行焊接。上述方法可以為波峰焊、噴泉焊或級(jí)聯(lián)焊中的一種。具體例如，在一焊池內(nèi)容納有熔融焊料，在焊池底部具有泵，泵從焊池底部抽取熔融焊料并產(chǎn)生一定的壓力驅(qū)使熔融焊料向上通過一個(gè)或多個(gè)噴嘴，熔融焊料如瀑布般自所述噴嘴流出并回到焊池內(nèi)部。從噴嘴流出的熔融焊料即為焊液流。待焊物，如印刷線路板(PCBA)在焊池上方移動(dòng)并橫跨焊池，并使印刷線路板的下表面接觸焊液流的上表面。熔融焊料濕潤(rùn)待焊物的受焊接表面、并滲入鍍金屬通孔內(nèi)及引線周圍、且在印刷線路板與引線之間產(chǎn)生良好的焊接接頭。上述過程可以在現(xiàn)有的波峰焊接機(jī)、噴泉焊接機(jī)或級(jí)聯(lián)焊接機(jī)中完成。對(duì)于上述焊接方法，具體的，其焊接溫度根據(jù)焊料的不同而不同，總體而言，所述焊接溫度為240-280°C。溫度過低，無法將焊料有效熔融，將影響焊接質(zhì)量；溫度過高，會(huì)導(dǎo)致能耗升高，影響電子元器件及PCB的可靠性。對(duì)于前述的含鉛焊料，焊接溫度不低于240°C，對(duì)于無鉛焊料，焊接溫度不低于270°C。根據(jù)本發(fā)明公開的焊接方法，重點(diǎn)在于，在焊池中的熔融焊料表面上具有浮層，該浮層中含有非離子表面活性劑、抗氧化劑和偏磷酸銨。上述浮層為水溶性油狀液體，在焊接過程中，存在于熔融焊料表面，可降低熔融焊料表面金屬張力，使其自身能迅速擴(kuò)散，在一定程度上能將熔融焊料與空氣隔開(如浮層的量足夠，可將熔融焊料表面全部覆蓋，將熔融焊料與空氣完全隔開)，避免熔融焊料中的金屬錫被空氣中的氧所氧化而形成浮渣。同時(shí)，浮層可擴(kuò)散浮渣結(jié)構(gòu)，減小其結(jié)構(gòu)張力，使得浮渣迅速分散，從不規(guī)則固態(tài)迅速變成分散的稠狀液態(tài)，有用金屬(如錫)即馬上還原流回到焊池中，繼續(xù)參與有效作業(yè)工藝，大大降低浮渣的產(chǎn)生量，提高了熔融焊料的利用率。另外，該浮層可抑制熔融焊料中的部分元素(例如銅)含量急劇升高，避免熔融焊料對(duì)待焊物潤(rùn)濕性的降低，保證焊接效果，同時(shí)，可以不必因?yàn)椴糠衷睾可哌^快而頻繁進(jìn)行降低其含量的處理，簡(jiǎn)化了工藝。并且，通過降低部分元素含量的增加，可抑制該元素帶來的含量熔點(diǎn)增加的問題，保證焊接過程的持續(xù)進(jìn)行。對(duì)于上述浮層中，所述非離子表面活性劑選自壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯中的一種或多種，優(yōu)選為壬基酚聚氧乙烯醚。所述抗氧化劑選自植酸、蘋果酸、朽1檬酸中的一種或多種。在焊接過程中，為達(dá)到減少浮渣的目的，所述浮層中的非離子表面活性劑、抗氧化劑和偏磷酸銨相互之間的含量關(guān)系沒有要求，只要存在即可。為了更好的去除浮渣，提高焊接質(zhì)量，優(yōu)選情況下，所述浮層中的非離子表面活性劑的含量為59_80wt%?？寡趸瘎┑暮繛?5_40wt%。偏磷酸銨的含量為0.5_5wt%。上述浮層在熔融焊料表面會(huì)自動(dòng)移動(dòng)，在浮層覆蓋熔融焊料部分表面的情況下即可達(dá)到優(yōu)異的減少浮渣的效果。作為對(duì)上述焊接方法的進(jìn)一步改進(jìn)，優(yōu)選情況下，所述浮層中還含有促進(jìn)劑。所述促進(jìn)劑選自苯胺、溴化四丁基胺、三乙醇胺、乙二胺、甲胺、檸檬酸三銨、磷酸二氫銨中的一種或多種。當(dāng)浮層中含有上述促進(jìn)劑時(shí)，可以進(jìn)一步提高降低浮渣的效果。優(yōu)選情況下，所述浮層中促進(jìn)劑的含量為0.5-5wt%。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)浮層中的促進(jìn)劑為磷酸二氫銨且偏磷酸銨與磷酸二氫銨的含量比為2-5:1時(shí)，對(duì)去除浮渣，降低熔融焊料中部分元素的含量，提高焊接質(zhì)量更為有利。上述浮層可通過向焊池中添加具有上述組成和含量的還原劑組合物形成。形成的浮層的組成和含量可視為與還原劑組合物中的相同。根據(jù)本發(fā)明，上述還原劑組合物可在形成熔融焊料后即加入也可以在焊接進(jìn)行一段時(shí)間后加入或產(chǎn)生浮渣后加入。由于還原劑組合物為水溶性油狀液體，加入時(shí)直接加入到熔融焊料表面即可，無需另外進(jìn)行攪拌，即可在熔融焊料表面形成所述浮層。上述焊接方法中，還原劑組合物的添加量沒有特定的限定，可根據(jù)實(shí)際使用過程中，浮渣的多少進(jìn)行添加。通過上述方法可大大降低浮渣的產(chǎn)生，同時(shí)，可抑制熔融焊料中部分元素含量的升高，避免焊接過程中潤(rùn)濕性降低而導(dǎo)致焊接質(zhì)量的下降。對(duì)于上述還原劑組合物的制備方法如前所述，在此不再贅述。為了更加節(jié)約，達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)效果，實(shí)際使用中，本發(fā)明公開的焊接方法中，進(jìn)一步包括:
所述焊池內(nèi)設(shè)置有金屬擋片，所述金屬擋片位于熔融焊料表面下。進(jìn)一步的，所述金屬擋片具有3-5個(gè)。具體設(shè)置于熔融焊料表面下3-5cm處。上述結(jié)構(gòu)可將熔融金屬流動(dòng)的部分限定在一個(gè)較小的區(qū)域內(nèi)，使大部分液面處于靜止，但液面以下又可以充分循環(huán)流動(dòng)，不影響整個(gè)工序原有作業(yè)方式。同時(shí)熔融焊料液面流動(dòng)小，減少了氧化物的形成量，同時(shí)也可在一定程度上減少還原劑組合物的使用量。同時(shí)，該焊接方法還可以包括，所述焊池內(nèi)設(shè)置有篩網(wǎng)，所述篩網(wǎng)為液體可通過而浮渣無法通過的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；所述篩網(wǎng)具有凹陷部，所述篩網(wǎng)的凹陷部位于熔融焊料中，且篩網(wǎng)的邊沿高于熔融焊料表面；所述焊液流從所述凹陷部落回熔融焊料中。優(yōu)選情況下，所述篩網(wǎng)邊沿高于熔融焊料表面l-2cm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，熔融金屬液面，只有流動(dòng)或揚(yáng)起的熔融焊料氧化嚴(yán)重，通過上述方法可將浮渣集中處理，通過浮層的作用，使整個(gè)熔融焊料表面基本沒有浮渣。本發(fā)明的抗氧化、還原作用原理如下: 1、隔斷氧氣，從而減少氧化量。當(dāng)產(chǎn)品加入熔融金屬表面后，其會(huì)迅速擴(kuò)散，并鋪滿整個(gè)液面，形成一層保護(hù)膜，隔斷熔融金屬與氧氣的接觸，從而減少氧化量。2、分散浮渣結(jié)構(gòu)，還原出有用金屬。當(dāng)產(chǎn)品加入熔融金屬液面后，產(chǎn)品會(huì)浸透于浮渣縫隙，產(chǎn)品中含有擴(kuò)散/分散劑，起到擴(kuò)散浮渣結(jié)構(gòu)，減小其結(jié)構(gòu)張力，使得浮渣迅速分散，從不規(guī)則故態(tài)迅速變成分散的稠狀液態(tài)，有用金屬即馬上還原流回到液槽中，繼續(xù)參與有效作業(yè)工藝。3、減小熔融金屬液面張力，提高結(jié)合附著質(zhì)量。因本發(fā)明中的活性成分(表面活性劑)可以改變?nèi)廴诮饘僖好鎻埩?，從而提高熔融金屬的流?dòng)性和結(jié)合能力。經(jīng)使用及測(cè)算，本發(fā)明還原效率可達(dá)85-95%，并可提高結(jié)合附著流動(dòng)性20%以上，相應(yīng)地可以節(jié)約30-50% /工段成本。以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明公開的還原劑組合物及其制備方法以及焊接方法。在90°C下向3重量份偏磷酸銨中加入27重量份植酸和35重量份壬基酚聚氧乙烯醚，然后在70°C攪拌30min。再加入35重量份壬基酚聚氧乙烯醚并攪拌30min。得到還原劑組合物SI。在波峰焊接機(jī)的焊池中，于275°C下將錫銀銅合金焊料(96.5% Sn,3% Ag、0.5%Cu)熔融，然后加入還原劑組合物SI，在熔融焊料表面形成具有上述成分的浮層，開始對(duì)印刷線路板進(jìn)行波峰焊。收集產(chǎn)生的浮渣Al。實(shí)施例2
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明公開的還原劑組合物及其制備方法以及焊接方法。在90°C下向3重量份偏磷酸銨中加入3重量份磷酸二氫銨，然后加入24重量份植酸和50重量份壬基酚聚氧乙烯醚，然后在70°C攪拌40min。再加入20重量份壬基酚聚氧乙烯醚并攪拌40min。得到還原劑組合物S2。在波峰焊接機(jī)的焊池中，于275°C下將錫銀銅合金焊料(96.5% Sn,3% Ag、0.5%Cu)熔融，然后加入還原劑組合物S2，在熔融焊料表面形成具有上述成分的浮層，開始對(duì)印刷線路板進(jìn)行波峰焊。收集產(chǎn)生的浮渣A2。實(shí)施例3
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明公開的還原劑組合物及其制備方法以及焊接方法。在100°C下向5重量份偏磷酸銨中加入15重量份蘋果酸和50重量份壬基酚聚氧乙烯醚，然后在90°C攪拌lOmin。再加入30重量份壬基酚聚氧乙烯醚并攪拌15min。得到還原劑組合物S3。在波峰焊接機(jī)的焊池中，于275°C下將錫銀銅合金焊料(96.5% Sn,3% Ag、0.5%Cu)熔融，然后加入還原劑組合物S3，在熔融焊料表面形成具有上述成分的浮層，開始對(duì)印刷線路板進(jìn)行波峰焊。
收集產(chǎn)生的浮渣A3。實(shí)施例4
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明公開的還原劑組合物及其制備方法以及焊接方法。在80°C下向I重量份偏磷酸銨中加入40重量份檸檬酸和35重量份聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯，然后在50°C攪拌50min。再加入24重量份聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯并攪拌50min。得到還原劑組合物S4。在波峰焊接機(jī)的焊池中，于275°C下將錫銀銅合金焊料(96.5% Sn,3% Ag、0.5%Cu)熔融，然后加入還原劑組合物S4，在熔融焊料表面形成具有上述成分的浮層，開始對(duì)印刷線路板進(jìn)行波峰焊。收集產(chǎn)生的浮渣A4。實(shí)施例5
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明公開的焊接方法以及焊接方法。在90°C下向8重量份偏磷酸銨中加入27重量份植酸和35重量份壬基酚聚氧乙烯醚，然后在70°C攪拌30min。再加入30重量份壬基酚聚氧乙烯醚并攪拌30min。得到還原劑組合物S5。在波峰焊接機(jī)的焊池中，于275°C下將錫銀銅合金焊料(96.5% Sn,3% Ag、0.5%Cu)熔融，然后加入還原劑組合物S5，在熔融焊料表面形成具有上述成分的浮層，開始對(duì)印刷線路板進(jìn)行波峰焊。收集產(chǎn)生的浮渣A5。實(shí)施例6
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明公開的焊接方法以及焊接方法。在90°C下向4重量份偏磷酸銨中加入I重量份磷酸二氫銨，然后加入25重量份植酸和50重量份壬基酚聚氧乙烯醚，然后在70°C攪拌40min。再加入20重量份壬基酚聚氧乙烯醚并攪拌40min。得到還原劑組合物S6。在波峰焊接機(jī)的焊池中，于275°C下將錫銀銅合金焊料(96.5% Sn,3% Ag、0.5%Cu)熔融，然后加入還原劑組合物S6，在熔融焊料表面形成具有上述成分的浮層，開始對(duì)印刷線路板進(jìn)行波峰焊。收集產(chǎn)生的浮渣A6。實(shí)施例7
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明公開的焊接方法以及焊接方法。在90°C下向4重量份偏磷酸銨中加入2重量份磷酸二氫銨，然后加入24重量份植酸和50重量份壬基酚聚氧乙烯醚，然后在70°C攪拌40min。再加入20重量份壬基酚聚氧乙烯醚并攪拌40min。得到還原劑組合物S7。在波峰焊接機(jī)的焊池中，于275°C下將錫銀銅合金焊料(96.5% Sn,3% Ag、0.5%Cu)熔融，然后加入還原劑組合物S7，在熔融焊料表面形成具有上述成分的浮層，開始對(duì)印刷線路板進(jìn)行波峰焊。收集產(chǎn)生的浮渣A7。對(duì)比例I
本對(duì)比例用于對(duì)比說明本發(fā)明公開的焊接方法以及焊接方法。
按照實(shí)施例1的方法制備還原劑組合物，不同的是，不含有偏磷酸銨。得到還原劑組合物Dl。按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行波峰焊。收集產(chǎn)生的浮渣DAl。對(duì)比例2
本對(duì)比例用于對(duì)比說明本發(fā)明公開的焊接方法以及焊接方法。在波峰焊接機(jī)的焊池中，于275°C下將錫銀銅合金焊料(96.5% Sn,3% Ag、0.5%Cu)熔融，開始對(duì)印刷線路板進(jìn)行波峰焊。收集產(chǎn)生的浮渣DA2。性能測(cè)試
對(duì)上述制備得到的還原劑組合物S1-S7、Dl進(jìn)行焊接潤(rùn)濕性測(cè)試，并與未添加還原劑組合物的焊接進(jìn)行對(duì)比，測(cè)試方法如下:
依據(jù)JIS Z 3198-4;2003規(guī)定的方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)熔融無鉛焊料(96.5% Sn,3% Ag、0.5%Cu)進(jìn)行潤(rùn)濕性測(cè)試，測(cè)試條件為:浸潰深度為5mm，浸潰速度為20mm/s，浸潰時(shí)間為5s，測(cè)試溫度為260°C。得到未添加還原劑組合物的潤(rùn)濕時(shí)間和最大潤(rùn)濕力。然后分別獨(dú)立的在標(biāo)準(zhǔn)無鉛焊料爐中加入還原劑組合物S1_S7、D1，去除熔融焊料表面的錫渣，進(jìn)行焊接，然后去除熔融焊料表面的錫渣及還原劑組合物，然后按照上述前述條件進(jìn)行測(cè)試，得到添加還原劑組合物的潤(rùn)濕時(shí)間和最大潤(rùn)濕力。上述測(cè)試結(jié)果記入表I。表I
權(quán)利要求
1.一種還原劑組合物，其特征在于，包括非離子表面活性劑、抗氧化劑和偏磷酸銨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原劑組合物，其特征在于，所述還原劑組合物中，非離子表面活性劑的含量為59-80wt%，抗氧化劑的含量為15-40wt%，偏磷酸銨的含量為0.5_5wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的還原劑組合物，其特征在于，所述非離子表面活性劑選自壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯中的一種或多種；所述抗氧化劑選自植酸、蘋果酸、檸檬酸中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的還原劑組合物，其特征在于，所述還原劑組合物中還含有促進(jìn)劑，所述促進(jìn)劑選自苯胺、溴化四丁基胺、三乙醇胺、乙二胺、甲胺、檸檬酸三銨、磷酸二氫銨中的一種或多種，所述還原劑組合物中促進(jìn)劑的含量為0.5-5wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的還原劑組合物，其特征在于，所述促進(jìn)劑為磷酸二氫銨；所述還原劑組合物中，偏磷酸銨與磷酸二氫銨的含量比為2-5:1。
6.如權(quán)利要求1所述的還原劑組合物的制備方法，其特征在于，包括在80-100°C下向偏磷酸銨中加入抗氧化劑和第一部分非離子表面活性劑，然后在50-90°C攪拌10-50min，然后加入第二部分非離子表面活性劑，并攪拌15-50min。
7.如權(quán)利要求6所述的還原劑組合物的制備方法，其特征在于，其中，第一部分非離子表面活性劑與第二部分非離子表面活性劑的重量比為2.5-1:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述非離子表面活性劑的添加量為59-80wt%，抗氧化劑的添加量為15-40wt%，偏磷酸銨的添加量為0.5_5wt%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，在加入抗氧化劑和非離子表面活性劑前，還包括先將偏磷酸銨與磷酸二氫銨混合；所述磷酸二氫銨的添加量為0.5-5wt%。
10.一種焊接方法，其特征在于，包括在焊池中形成熔融焊料，從熔融焊料中形成高于熔融焊料表面的焊液流，將待焊物與所述焊液流接觸進(jìn)行焊接，其中，所述熔融焊料表面具有浮層，所述浮層中含有非離子表面活性劑、抗氧化劑和偏磷酸銨。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接溫度為240-280°C。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的焊接方法，其特征在于，所述非離子表面活性劑選自壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯中的一種或多種；所述抗氧化劑選自植酸、蘋果酸、檸檬酸中的一種或多種。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的焊接方法，其特征在于，所述浮層中，非離子表面活性劑的含量為59-80wt%，抗氧化劑的含量為15-40wt%，偏磷酸銨的含量為0.5_5wt%。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13中任意一項(xiàng)所述的焊接方法，其特征在于，所述浮層中還含有促進(jìn)劑；所述促進(jìn)劑選自苯胺、溴化四丁基胺、三乙醇胺、乙二胺、甲胺、檸檬酸三銨、磷酸二氫銨中的一種或多種；所述浮層中促進(jìn)劑的含量為0.5-5wt%。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的焊接方法，其特征在于，所述促進(jìn)劑為磷酸二氫銨，偏磷酸銨與磷酸二氫銨的含量比為2-5:1。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種還原劑組合物，包括非離子表面活性劑、抗氧化劑和偏磷酸銨。同時(shí)，本發(fā)明還公開了上述還原劑組合物的制備方法及一種焊接方法。本發(fā)明提供的還原劑組合物用于波峰焊中，對(duì)浮渣處理效果優(yōu)異，并且使用方便，安全。
文檔編號(hào)B23K1/00GK103212921SQ20121021166
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者嚴(yán)永農(nóng) 申請(qǐng)人:深圳市堃琦鑫華科技有限公司