焊膏有機相材料的確定

劉風婭

摘 要：有機相是焊膏的重要組成部分，有機相材料的選擇對于制備高性能的焊膏具有重要意義。文章通過釬焊氣味的模擬測試、吸水性及揮發性模擬測試及焊接效果測試等，確定了制備焊膏用有機相材料。制備出一款點膠性能良好，焊接過程中無刺激性氣味，焊渣少甚至沒有的焊膏，該焊膏具有優異的焊接性能。

關鍵詞：有機相;點膠性;氣味;焊渣

中圖分類號：TG174.42;TG42 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2020）08-0019-02

隨著科技的發展，各行各業對自動化的要求越來越高，焊膏可滿足氣動下料要求，引發廣大學者關注。其中，硬釬焊用焊膏質量參差不齊，點膠不穩定、焊接過程中有刺激性氣味物質產生、焊后殘渣多等問題較為常見。

銀合金焊膏由銀合金釬料、助焊劑、有機載體3部分組成[1]，有機相作為焊膏的重要組成部分，其需具備一定的觸變性，可通過氣動壓擠的方法將其定量地敷在待焊工件需焊部位，以提高點膠穩定性;在焊接過程中，有機相不應產生有刺激性氣味的物質，導致操作工無法忍受等;焊后不能留下過多殘留物，影響線上工人及時判斷焊接外觀飽滿度，降低工作效率;文章以Ag65CuZn合金粉為釬料，FB101為釬劑，探究合適的有機相材料，以實現對覆銅鋼觸橋與AgSnO2/Ag觸點中銀層的焊接。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

聚乙烯吡咯烷酮（無錫市亞泰聯合化工有限公司），聚乙烯醇縮丁醛（營口天元高分子樹脂有限公司），乙基纖維素（天津市科密歐化學試劑有限公司），丙烯酸樹脂（上海今盟貿易有限公司），苯氧基樹脂（上勤國際貿易（上海）有限公司），聚氨酯噴涂油墨樹脂（深圳市豪瑞塑料科技有限公司），C5加氫石油樹脂（濮陽中科信源石化有限公司），二乙二醇丁醚醋酸酯（上海阿拉丁生化科技股份有限公司），二丙二醇甲醚醋酸酯（上海阿拉丁生化科技股份有限公司），尼龍酸二甲酯（濰坊市鑫瑞德新材料有限公司），脫芳烴溶劑油D30、D40、D80等環保型溶劑（廣東中海南聯能源有限公司上海分公司），聚酰胺蠟（廣州市環綺化工有限公司），硼酸、氟硼酸鉀（天津市大茂化學試劑廠），Ag65CuZn合金粉（魯科斯釬焊材料（蘇州）有限公司）、覆銅鋼觸橋（上海滬供電器配套有限公司）、AgSnO2/Ag銀點φ5.0 mm（佛山市諾普材料科技有限公司）。

1.2 釬焊氣味的模擬測試

取5±1 mg待測物，點在觸橋上，將觸橋另一端置于上下電極中間，將待測物加熱至650℃～750℃，鼻孔在待測物右上方約0.5 m，用手輕輕扇動，使極少量的氣體飄進鼻孔，如圖1所示。隨機選擇三位員工，共同進行嗅覺測試。測試結果根據氣味大小，分為刺激性氣味（P）、可接受氣味（A）等。

1.3 吸水性及揮發性模擬測試

取8.5±0.5 g待測物，置于10 mL離心管中，常溫分別放置4h、12h及48h，測離心管內待測物的質量變化。

1.4 焊接效果測試

1.4.1 配焊膏

樹脂：C5加氫石油樹脂;

溶劑：D40、D80按照1：1復配;

觸變劑：聚酰胺蠟;

釬劑：FB101（硼酸30%，氟硼酸鉀70%）;

釬料：Ag65CuZn合金粉;

將以上物質按一定比例混合均勻，制備成硬釬焊焊膏。

1.4.2 焊渣量的判定

利用焊膏對銀點和觸橋進行焊接，觀察觸點周圍焊渣量的多少。由于不同員工感官不同，特由三位員工共同進行焊渣量多少的判定。測試結果根據焊渣量多少，分為焊渣較多（M）、焊渣較少或無焊渣（S）等。

1.4.3 點膠性能判定

將焊膏在同一條件（如相同的氣壓點動等）下，從頭點至尾，分別在滿針筒狀態、2/3針筒狀態、1/3針筒狀態時抽取點焊膏后觸橋各10 pcs，利用點焊膏前后觸橋重量差獲得焊膏點膠量，判斷焊膏點膠性能。

1.4.4 焊接

在同一條件下（如相同的焊膏量、焊接溫度、焊接壓力等），將覆銅鋼觸橋和AgSnO2/Ag銀點φ5.0 mm中的銀層焊接在一起。

1.4.5 釬著率及剪切力檢測

隨機抽取5 pcs焊后組件，利用超聲波無損探傷檢測設備測其超聲釬著率，利用拉伸力度試驗機測其剪切力。

2 結果與分析

2.1 釬焊氣味的模擬測試結果與分析

聚乙烯醇縮丁醛是聚乙烯醇和丁醛的縮聚物，廣泛用于各種材料的粘接。丙烯酸樹脂水白透明，多用于油漆、涂料、油墨等。乙基纖維素是一種醚類物質，具有粘合、填充、成膜等作用，應用范圍廣。聚氨酯噴涂油墨樹脂易溶于酮類溶劑，溶解后加入其他助劑，分散均勻，附著力佳。但以上物質焊接過程中均易產生刺激性氣味，不適合作為焊膏膠黏劑。聚乙烯吡咯烷酮，是一種水溶性酰胺類高分子聚合物，具有優異溶解性、成膜性、絡合性及一定的表面活性，為眾多領域廣泛使用[2]。碳五樹脂作為石油裂解的副產物之一，由于具有較好的粘黏性及熔點低等，被當做膠黏劑中的重要組成部分[3]。

二乙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、尼龍酸二甲酯是常見的溶劑，但由于在加熱過程中易產生刺激性氣味而被排除。脫芳烴溶劑油D30、D40、D80等環保型產品氣味較低甚至無味，是較好的焊膏溶劑選擇，如表1所示。

表1 焊膏有機相氣味匯總

2.2 吸水性及揮發性模擬測試結果與分析

吸水性及揮發性模擬測試，主要針對通過釬焊氣味模擬測試結果的聚乙烯吡咯烷酮、C5加氫石油樹脂和石油溶劑等，如圖2所示。聚乙烯吡咯烷酮吸水性過強，放置48h，吸水率即可達到2.78%。如選用聚乙烯吡咯烷酮為有機相，其所吸收的水分在加熱過程中瞬間汽化，強大的氣流將其他物質帶出焊縫，導致焊膏炸飛現象明顯，不僅得不到良好的焊接效果，甚至會帶來一些安全隱患。因此，文章將以C5加氫石油樹脂作為有機相。

D30揮發性太強，將其常溫放置48h，即有14.96%的溶劑揮發，影響焊膏存儲時間與在線使用時間[4]。另外，為避免大量溶劑在加熱過程中瞬間汽化，導致焊膏炸飛，一般采用兩種或多種溶劑復配。因此，文章將D40、D80按照1：1復配成焊膏溶劑。

2.3 焊接效果測試及分析

經由三位隨機選取的員工共同進行焊渣量多少的判定，判定結果為焊渣較少或無焊渣（S）等。

焊膏在其滿針筒狀態、2/3針筒狀態、1/3針筒狀態時的焊膏點膠量平均值均在6.5±0.2 mg，相對標準偏差均在5%以內。表明焊膏在點膠過程中，點膠量波動較小，點膠性能良好。

隨機抽取5 pcs焊后組件，其超聲釬著率均為99.98%，遠超下游公司對我公司焊接組件釬著率的要求（≥80%），剪切力結果分別為299.75 kgf、254.55 kgf、351.90 kgf、360.90 kgf、288.45 kgf，遠超下游公司對我公司剪切力要求（≥160 kgf）。

3 結語

文章經釬焊氣味的模擬測試、吸水性及揮發性模擬測試和焊接效果測試等，篩選出焊膏有機相的組成材料，分別為碳五加氫樹脂，石油溶劑D40、D80，聚酰胺蠟。

以上四種有機相組成物按照一定的配制方法配成有機相，利用行星式重力攪拌機依次混入釬劑FB101、釬料Ag65CuZn合金粉所制備的焊膏，點膠性能良好，焊接過程中無刺激性氣味，焊渣少甚至沒有，焊接組件具有較高的釬著率及剪切強度。

參考文獻

[1] 余翠娟，堵永國，王震.觸變劑加入方式對銀合金焊膏流變學性能的影響[J].貴金屬，2019，040（002）：50-54.

[2] 龍宇升，康正，廖列文，等.聚乙烯吡咯烷酮的性質及測定[J].廣州化工，1999（02）：33-35.

[3] 李濤.國內外碳五石油樹脂的生產及應用[J].精細石油化工進展，2004，5（003）：39-43.

[4] 黎璇.SMT環保無鉛焊膏的制備及其性能研究[D].武漢：湖北工業大學，2018.