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錫的軟軒劑 Fluxes for Aluminum Soldering
1.無(wú)機(jī)反應(yīng)型鋁軟釬劑
- 這種類型的釬劑早在丨924年即見(jiàn)有專利及文獻(xiàn)報(bào)道直到現(xiàn)代仍有應(yīng)用。主要是皮用 ZnCl2、SnClj. NH4Cl等幾種鹽組成的混鹽。由于 它們的熔化溫度很低（170 -200^)處于軟釬焊 的溫度范圍。在其中常加人一些觝化物作為破膜劑 而成為軟釬劑。無(wú)機(jī)反應(yīng)型鋁軟針劑常用的熔鹽體 系如圖2-18所示m】。這種釬劑由于基質(zhì)用的就是 重金屬鹽，含里很高，釬焊時(shí)它會(huì)與鋁及面反應(yīng)析 出金屬而'加強(qiáng)了活性，但與此同時(shí)還析出多黽的副 產(chǎn)物A1F3，混合/黏度較卨的釬劑而呈泡沫狀， 將焊點(diǎn)周圍弄得很臟，釬焊過(guò)程不很順利。此外還 有淸洗不凈容易引起腐蝕的問(wèn)題。及2-9列出了一 些反應(yīng)型鋁軟釬劑的實(shí)配方。
表2-9 —些反應(yīng)型鋁軟釬劑的實(shí)際配方 Table 2-9 Some reactive fluxes for aluminum soldering
序號(hào) | 代號(hào) | 成分(質(zhì)1：分?jǐn)?shù),％) | 熔化 溫度/t | 特殊應(yīng)用 | 文獻(xiàn) |
1 | ZiiCl2 ( 55 )，SnCl2 (28 ) , NH4 Br( 15 )，NaF( 2) | — | — | L20] | |
2 | QJ203 | SnCl2(88),NH4a(10),NaF(2) | — | — | [20] |
3 | ZnCl2(88),NH4CI( 10)，NaF(2) | 一 | — | [20] | |
4 | — | ZnBr2 (50-30)，KBr( 50-70 ) | 215 | 釬鋁無(wú)煙 | [21]111 |
5 | — | PbCl2(95-97) ,KC1( 1.5-2.5)，CoCl2(1.5-2.5) | — | 鋁面涂Pb | [21]111 |
6 | 0)134 | KC1(35),UC1(30) ,ZnF2(10) .CdCI2(15) ,ZnCl2(10) | 390 | — | [211111 |
7 | ZnCl2(48.6),SnCl2(32.4),Ka(15.0).KF(2.0)tAgCl(2.0) | — | KSn-Pb(85) 釬料，高耐蝕 | [74] |
2.有機(jī)型鋁軟釬劑
20世紀(jì)40年代開(kāi)始出現(xiàn)有機(jī)物配制的釬 劑[75)，20世紀(jì)50年代末開(kāi)始出現(xiàn)氟硼酸鹽溶在三 乙醇胺中制成的低溫鋁釬劑[7*]，隨后由于其比較 優(yōu)越的性能，學(xué)者蜂擁而至進(jìn)行研究17740]。這類 軒劑的典型成分是將一些氟硼酸鹽，如Zn(BF4>2、 Cd(BF4)2, Sn(BF4)2、NH4BF4 中的 1 個(gè)或2-3 個(gè) 溶解在有機(jī)羥胺中制成溶液?？捎玫挠袡C(jī)羥胺有： 乙酵胺、二乙醉胺、三乙醇肢、二乙烯三胺（dieth- ylenetriamine)、N-( 2-胺乙基）乙醇胺[N-( 2-amino ethyl)ethanolamine]等，也有用 10% ~ 25% (質(zhì)量 分?jǐn)?shù)）的乙醇胺和三乙醇胺的混合物作溶劑的， 據(jù)說(shuō)可以獲得固體組元溶解度大而沸點(diǎn)合適的溶 劑[78]。這樣的釬劑開(kāi)始實(shí)用于釬焊白熾燈的鋁燈 座上[811，此后這類釬劑逐漸形成商品，如英國(guó) Multicore 的 Alu-Sol、美國(guó) J, W. Harris Co 的 Stay- dean、瑞士 Caatolin的AluTin51、日本招株式會(huì)社 的W-FX;還有一些小公司，如美國(guó)的Kapp，Alloy mulWirc的“Golden Flux”以及我國(guó)上海斯米克的 QJ-204釬劑也都屬于這一類型。表2-10列出了一 些已在應(yīng)用的有機(jī)軟釬劑配方。
鋁和其他金屬釬焊不同，釬劑中的重金屬離子 被鋁還原，在鋁面上析出金屬，但它必須在釬焊溫 度下呈液態(tài)才具有最大的活性。在Q〗204的配方 中，Zn2+和Cd2+離f作共晶析出時(shí)，釬焊溫度需 要卨過(guò)2661 (Zn-Cd金屬二元系的共晶溫度）才 可能出現(xiàn)液相，因此只有超過(guò)此溫度以上才可能出 現(xiàn)最大的活性。而在266弋時(shí)，乙醇胺已經(jīng)開(kāi)始 焦化，何況其中的Cd還有毒，故此配方不是很理想的。使用這種釬劑釬焊時(shí)，最好先將母材加熱至 270 - 300T；,在最短的時(shí)間內(nèi)完成釬焊才可得到較 好的結(jié)果。至于表2-10中序號(hào)為2和3的4>61 A和 4>54A則更不合理，因?yàn)檫@兩種配方各只用了一種 界面活性劑。序號(hào)2針劑析出的Zn在4201才能 熔化，即使和A1形成共晶也得3811時(shí)才能熔化。 序號(hào)3釬劑只析出一種Cd,它的熔點(diǎn)為321弋，和 A1不互溶，潤(rùn)濕性不好。因此這兩個(gè)配方在三乙 醇按焦化以前不大會(huì)出現(xiàn)最大活性。以上所述指最 大的活性，并非沒(méi)有活性，事實(shí)K,上述配方仍然 能夠獲得一般性的應(yīng)用。序號(hào)為4的1070X釬劑則 較合理，釬劑析出液態(tài)Sn-Zn共晶的溫度為198T， 如果在250 ~27(TC溫度下實(shí)施釬焊，配用Sn-Zn或 Sn-Pb釬料則發(fā)揮釬劑的最大活性時(shí)，軒料已處于 熔化狀態(tài)。目前使用Zn2?和Sn2'離子作復(fù)合的界 面活性劑，實(shí)際上已為國(guó)內(nèi)外一些商品鋁軟釬劑所 普遍使用。
配制釬劑的原料Zn(BF4)2、Cd(BF4)2、 Sn(BF,)2等商品不易購(gòu)得，特別是Sn(BF4)2商品 只能得到它的溶液。事實(shí)上，氟硼酸鹽并非構(gòu)成釬 劑的必須，直接使用氟化物就能得到良好的效果。 表2-10中的序號(hào)4就列出了一個(gè)使用有效的配方， 原料中只有5#2有時(shí)不易購(gòu)得，可以由SnO與HF 反應(yīng)來(lái)制備。
表2-10中序號(hào)5的1040W是一熔點(diǎn)約為501： 的固體全氟鋁軟釬劑，是編者開(kāi)發(fā)已付諸實(shí)用的一 種奸劑，活性很高，適合灌注Sn-Zn共晶釬料來(lái)制 造鋁的軟釬焊絲。此軒劑無(wú)法用試劑直接配制，需 要用化學(xué)方法合成。流程并+復(fù)雜，也適合批量生產(chǎn)?？梢韵群髮nO和SnO在聚內(nèi)烯類容器中， 溶于過(guò)量但定量的氫氣酸中，然后用二乙醇胺中和 至pH =7得黏桐狀混濁液，在不銹鋼的鍋中蒸發(fā) 至l80t脫水，得到透明的膠狀液。冷卻至70 ~ 80?C時(shí)分裝到適當(dāng)?shù)娜萜髦胁⒚芊獗４?，繼續(xù)冷至室溫而凝固成蠟狀固體。1040W實(shí)際是ZnF2和 SnF2溶解在（CH2CH20n)2NH ? HF中的一種蠟狀 結(jié)晶，熔化溫度為501。在潮濕空氣中1040W易 吸水，吸水后熔化溫度會(huì)隨之降低。
表2-1U —些鋁的有機(jī)軟奸劑配方 Table 2-10 Some organic fluxes for aluminum soldering
序號(hào) | 代號(hào) | 成分（質(zhì)最分?jǐn)?shù)，《?> | 形態(tài) | 熔化溫度/弋 |
1 | QJ204(<I>59A) | 三乙醉胺（82. 5) ,Cd(BF4)2(10.0).Zn(BF4)2(2.5),NH4BF4(5.0) | 宰溫為溶液 | 一 |
2 | 4>61A | 三乙醇胺（82) ,Zn(BF4)2(10) ,NH4BF4(8) | 室溫為溶液 | — |
3 | 054A | 三乙醇胺（82) ,Cd(BF4)2(10) .NH4BF4(8) | 室溫為溶液 | — |
4 | 1070X | 二乙醉胺（82.0) ,ZnF2(1.0) ,SnF2(9.0) ,NK,HF2(8.0) | 室溫混濁液 | — |
5 | 1040W | ZnF2(3.5),SnF2(6.3)，二乙醇胺的氫氰黢 tt(90. 2> | 蠟狀固體 | -50 |
6 | 1080W | ZnF2(2.5)，SnF2(26.3) , 二乙醉胺的氪氟酸盆（71.2〉 | 蠟狀罔體 | —45 |
7 | 1140W | ZnF2(1.7),SnF2(6.3)，緩血酸銨的氫氟酸92.0) | 塊狀固體 | 175 |
8 | 1090X | 二乙酵胺（82.0) ,ZnCl2 (1.1) .Sna2 ( 8. 9 ) .NH4HF2 (8. 0) | 裔狀體 | — |
表2-10中序號(hào)為7的1140W是用緩血酸銨 (化學(xué)名：三羥甲基氨基甲烷）取代二乙醇胺合成 的一款釬劑，合成途徑與1040W完全相同。 1140W具有較卨的熔化溫度（175^0)，外形是類 似松香的塊狀體，完全不吸濕，但在水中是可溶 的。用1140W和1040W按不同比例復(fù)配，可以得 到不同熔化溫度的一系列釬劑。
增大上述釬劑中ZnF2和SnF2的含量，制成表 2-10中序號(hào)為6的1080W釬劑。此一釬劑可以用 于自釬，也可用于釬涂，釬焊時(shí)不需另加釬料，有 很好的效果。實(shí)際的例子可見(jiàn)本章的圖2—38 ??圖2- 40。
用乙二酵或一縮二乙二醉將1040W進(jìn)行適當(dāng) 稀釋可以得到高質(zhì)量、室溫液態(tài)、不含水的鋁軒劑。
最后，去中的序號(hào)8列出了一個(gè)最簡(jiǎn)易、最方 便的配方，但它卻有足夠的釬焊活性。它采用非常 通用而易購(gòu)的ZnCl2和SnCl2為主耍原料，去膜劑 NH4HF2 (氟氫酸銨）也是易購(gòu)的普通試劑。通常所 購(gòu)的SnCl2為二水化合物SnCl2 ? 2H20,它在 37. 熔化在自身的結(jié)晶水中，成為黃色的溶液， 加熱到IOOT；時(shí)開(kāi)始脫水，最后形成黃色的無(wú)水 SnCl2 (熔點(diǎn)2461)硬塊。脫水過(guò)程應(yīng)在瓷蒸發(fā) 皿中進(jìn)行，應(yīng)先加些NH4C1共熱，可防止脫水時(shí) SnCl2水解。配制釬劑時(shí)，可將表2-10中序號(hào)8的
四種組分稱準(zhǔn)后，放在研缽中研成稀糊后即可付渚 使用=由于這一釬劑含有大螢的Cl_，幾個(gè)組分包 括二乙醇胺（或三乙醇胺）都嚴(yán)重吸水，因此焊 后的殘?jiān)仨氉屑?xì)淸洗干凈，以免鋁母材受腐蝕。
