[發明專利]不含硼酸的焊藥及其使用方法

有效

• 申請號: 201480025358.8
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN105189032B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: R·A·霍華德
• 申請（專利權）人: 林肯環球股份有限公司
• 主分類號: B23K35/362
• 分類號: B23K35/362;B23K35/00;B23K35/36;B23K35/02
• 代理公司: 北京嘉和天工知識產權代理事務所(普通合伙)11269
• 代理人: 嚴慎

相關申請的交叉引用

本申請是于2013年3月15日遞交的、序號為13/838,485的在審美國實用專利申請的部分繼續申請，并且本申請通過引用將上述美國發明專利申請完全并入。

技術領域

本文所描述的發明大體上涉及不含硼酸的釬焊焊藥組合物，以及制作和使用不含硼酸的焊藥組合物的方法。

發明背景

一般而言，釬焊(brazing)焊藥從基礎材料移除氧化物和污物，以確保質量良好的釬焊連接部。除填充金屬類型、熱源和應用方法之外，對焊藥的選擇取決于要使用的基礎材料。在具有高于425℃-450℃(～800℉-840℉)且低于基礎材料的固相線的液相線的填充金屬的存在下，釬焊通過將相似和不相似的材料加熱，而將它們連接。在釬焊期間，填充金屬通過毛細管作用流入連接部相適配表面之間。將被釬焊的組件表面上的最低溫度被稱為工作溫度，在所述溫度下所述方法無擾動地進行。工作溫度是討論中的填充金屬特征量。填充金屬可以是合金或純金屬。一般而言，來自釬焊的熱比來自熔焊(welding)的熱的破壞性更小。此外，釬焊連接部典型地比軟釬焊(soft-soldered)連接部具有更高的強度。選擇焊藥在幾乎所有釬焊過程中均起到重要的作用，并且使用不正確的焊藥會損害連接部質量。

為了能夠形成與基礎金屬的接合，熔化的填充金屬必須直接與基礎金屬接觸。因此必須首先疏松并移除那種存在于任何工程金屬表面上的氧化物層。如果釬焊發生在空氣中，則這通過用熔體流中的焊藥蓋覆釬焊位點來實現，其中氧化物在焊藥的活化溫度或高于焊藥的活化溫度下溶解、被還原或者分解。

當被加熱時，焊藥溶解表面氧化物并保護潔凈表面免受再次氧化、從熱源向連接部傳遞熱量，并且移除氧化產物，以允許填充金屬接觸并潤濕基礎材料。膏狀或粉末狀的釬焊焊藥在低于熔化填充金屬所需溫度的溫度下活化。因為焊藥必須處于與連接部表面緊密接觸的狀態，所以在釬焊溫度下焊藥是液態或氣態的。它們僅移除表面氧化物和污點(tarnish)。在釬焊之前，必須以機械或化學方式移除其他污物。

焊藥典型地以形式(粉末、液體或膏體)、可以與焊藥一起使用的基礎材料和填充金屬、熱源、應用方法以及活化溫度范圍來分類。與復合的氟硼酸鉀和含氟化合物組合的銀釬焊焊藥含有硼酸和硼酸鉀。在焊藥中最高至40％含量的氟化物賦予這些焊藥以其特征性的低熔點和對于溶解金屬氧化物高容量。基于硼酸和堿性硼酸鹽，高溫焊藥有時含有小添加量的元素硼或硅的二氧化物以提高活性和防護力。

焊藥的熔點和有效溫度必須與所使用的釬焊填充金屬的工作溫度相匹配，從而焊藥應當在比所使用的填充金屬的工作溫度低約50-100℃熔化，并且由此溫度往上成為完全有效的。而且，熔化的焊藥應當在工件上形成致密、均勻的覆層，所述覆層在所需的釬焊溫度下及在釬焊周期期間保持完整。

設想純金屬表面，液態填充金屬能夠以薄層的形式在基礎金屬表面上鋪展并潤濕所述基礎金屬表面。填充金屬通過基礎金屬和填充金屬的些微的合金化附著于基礎金屬表面。填充金屬鋪展開來遍及連接部表面，并且在固化后與基礎金屬形成可受載的連接部。

釬焊焊藥基本上由鹽混合物組成，所述鹽混合物在熔化狀態下能夠溶解金屬氧化物。這些焊藥基本上是無機硼化合物，如，尤其是堿性硼酸鹽和氟硼酸鹽，包括硼酸，以及鹵化物，如尤其是堿性鹵化物(例如，堿性氟化物)。

按照歐洲議會和委員會關于物質和混合物的分類、標貼和包裝”的規定(EC)No 1272/2008(Regulation(EC)No 1272/2008 of the European Parliament and of the Council on classification,labeling and packaging of substances and mixtures")，硼酸(大多數釬焊焊藥的組分)在歐盟被分類為再生毒素。這需要特種標貼，導致消費者一方努力尋求不含硼酸的替代物。必須研發合適的不含硼酸的釬焊焊藥來保持市場占有率并迎合消費者需求。

本發明的至少一個方面在于獲得符合期望的焊藥特征的優越能力而在焊藥中不存在硼酸(H₃BO₃)或硼砂(NaB₄O₅(OH)₄·H₂O)。

發明概述

本發明描述了各種不含有硼酸的焊藥組合物，并且所述焊藥組合物可選地包括活化溫度下變色的顏料，例如，酞菁顏料。