可流动钎焊组合物及使用该可流动钎焊组合物将金属制品钎焊在一起的方法技术

本文提供了可流动钎焊组合物及使用该可流动钎焊组合物将金属制品钎焊在一起的方法。在一个实施方案中，可流动钎焊组合物包括非聚合物载体介质和焊剂涂敷的颗粒。载体介质包括至少一种极性有机溶剂并且在环境温度下为液体。焊剂涂敷的颗粒包括钎焊材料芯和设置在该芯上的焊剂涂层。钎焊材料芯包括与焊剂涂层不同的材料。基于可流动钎焊组合物的总重量计，可流动钎焊组合物具有小于或等于约1.5重量％的聚合物粘合剂组分。

Flowable soldering composition and method for soldering metal products together with the flowable soldering composition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可流动钎焊组合物及使用该可流动钎焊组合物将金属制品钎焊在一起的方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年8月7日提交的美国临时申请号62/542,158的权益并且还要求2018年8月2日提交的美国专利申请号16/053,635的权益。

一般涉及可流动钎焊组合物及使用该可流动钎焊组合物将金属制品钎焊在一起的方法，并且更具体地讲，涉及表现出优异储存稳定性的可流动钎焊组合物及使用该可流动钎焊组合物将金属制品钎焊在一起的方法。
技术介绍
钎焊是一种金属接合工艺，在该金属接合工艺中，通过使钎焊材料(其可为金属或金属合金)熔融并流动到限定在金属制品之间的接头中来将两种或更多种金属制品接合在一起。更具体地讲，钎焊是热致金属粘结工艺，该热致金属粘结工艺发生在以下要接合的金属的熔点之下，这些要接合的金属在钎焊材料的接头中的这些金属之间具有引入，该引入具有比要接合的金属低的熔点。在随后的冷却之后，钎焊材料形成将金属制品在其贴合面处粘结在一起的圆角。为了在加热期间仅对钎焊材料进行有保证的选择性熔融，通常将钎焊材料的熔点选择为比要接合的金属制品中的金属低至少约30℃至40℃。例如，对于将铝制品钎焊在一起，合适的钎焊合金为Al-Si共晶组合物，其在约577℃下熔融。钎焊工艺涉及在表面上和材料内进行的多种冶金工艺和化学工艺。例如，熔融的钎焊材料在金属制品的表面上的良好润湿和铺展确定毛细作用是否将发生。毛细流动是在适当间隔的接头中确保可接受的钎焊圆角的主要物理原理，前提条件是熔融的钎焊材料润湿要接合的两个表面。毛细流动受氧化膜的存在、表面粗糙度以及钎焊气氛的条件和特性的影响。采用各种技术将钎焊材料施用到要钎焊的金属制品。在一种此类技术中，正在被接合的表面中的至少一个正在被接合的表面预覆有铝钎焊合金层。此类预覆制品(通常称为钎焊片材)是相对昂贵的，并且在许多情况下，优选的是以除覆盖层之外的某种形式提供钎焊材料。一种已知的替代方案是将到呈粉末形式或颗粒形式的钎焊材料施用一个或两个接合表面或与该接合表面相邻，该接合表面在合适的液体或似有体载体中承载。在此类方法中，将呈粉末形式的钎焊材料的混合物(在含水载体中或与粘合剂混合)涂覆在要接合的表面上。当包括在含水载体中时，然后干燥涂层，并且然后将表面加热到钎焊温度，由此完成钎焊。当与粘合剂(例如将钎焊材料粘结到要钎焊的制品的表面的聚合物材料)一起包括时，通常在钎焊之前通过制品在其上沉积涂层之后的预加热来烧掉粘合剂。因为在暴露于空气时在表面上形成氧化膜，所以一些金属制品(诸如铝及其合金)的钎焊是特别困难的。氧化膜在铝上的阻隔作用阻碍润湿并抑制毛细流动。为了使得熔融的钎焊材料与制品的基底金属之间能够紧密接触，有必要例如通过使用充当焊剂的无机盐来破坏氧化物。可促进不含氧气和水蒸气的惰性钎焊气氛以防止熔融的钎焊材料的再氧化和焊剂本身的氧化。这可通过在氮气下钎焊或通过使用真空来实现。焊剂必须能够在钎焊温度下破坏金属氧化物并且/或者在该钎焊温度下以其他方式移除该金属氧化物，同时在钎焊温度下相对于制品的金属(例如铝)基本上保持惰性。由于仅当至少部分地熔融时，焊剂通常才是反应性的，因此例如用于铝钎焊的焊剂在钎焊温度下(例如，在基本上不高于577℃且优选低于该温度的温度下)作为实际问题应当是部分或完全熔融的。迄今钎焊铝中商业使用的焊剂材料已通常为主要为氯化物盐的混合物，在一些情况下具有氟化物的微量添加剂。对于钎焊铝的合适的焊剂的一个示例是以商标售卖的氟铝酸钾。虽然已经设计出无钎剂钎焊工艺，但因为成功实施此类工艺所需的特殊条件和设备所引起的经济和其他考虑，所以这些无钎剂钎焊工艺的使用受到限制。已开发了钎焊材料的焊剂涂覆的颗粒作为预覆的替代方案。焊剂涂覆的颗粒提供与钎焊材料的优异焊剂分布，从而使焊剂的有效性最大化，同时还使钎焊材料免受氧化。通常通过使用呈颗粒形式的焊剂进行喷雾形成来形成焊剂涂覆的颗粒。焊剂颗粒接触雾化的钎焊材料小滴并熔融以在钎焊材料小滴上形成焊剂涂层或部分焊剂涂层，从而固化为涂覆的粉末，并因此提供钎焊材料和焊剂的相对紧密混合物。通常将焊剂涂覆的颗粒冷凝并收集在冷却的支撑柱上，以形成焊剂涂覆的颗粒的柱块。柱块可在随后的钎焊应用中以已经成形的形式来采用。由不被冷却的支撑柱收集的副产物焊剂涂覆的颗粒通常是再循环利用的。虽然已经提出了对于焊剂涂覆的颗粒的供选择的递送载体，但此类供选择的递送载体存在许多困难。例如，已提出将焊剂涂覆的颗粒与液体树脂或粘合剂混合，或者作为另外一种选择，在液体树脂已被施用到所需表面之后将焊剂涂覆的颗粒擦涂到液体树脂上。然后固化液体树脂以形成固化树脂并确保焊剂涂覆的颗粒粘附到所需表面。然而，固化树脂的使用可存在处理和应用困难。例如，通常必须移除固化树脂，例如通过预加热钎焊涂覆的表面以分解/热解固化树脂。树脂分解产物可与焊剂和基底二者反应，从而抑制钎焊工艺。此外，将焊剂涂覆的颗粒粘附到要钎焊的表面限制了要钎焊的表面上的焊剂涂覆的颗粒的有效分散和表面覆盖。还已建议将焊剂涂覆的颗粒包括在含水浆液中。然而，在使用液体树脂和含水浆液作为焊剂涂覆的颗粒的递送载体的情况下，颗粒分离是一个令人关注的问题。一旦分离，就难以有效地重新分散焊剂涂覆的颗粒，这是由于组合物的一般高粘度。当然，颗粒分离严重影响使用焊剂涂覆的颗粒形成的钎焊圆角的一致的质量。此外，使用液体树脂和易于分离的焊剂涂覆的颗粒浆液不能用于将此类颗粒以大体积施用到小表面面积。因此，希望提供可流动钎焊组合物及使用该可流动钎焊组合物将金属制品钎焊在一起的方法，该可流动钎焊组合物采用焊剂涂覆的颗粒并抵抗颗粒分离。此外，希望提供可流动钎焊组合物及使用该可流动钎焊组合物将金属制品钎焊在一起的方法，该可流动钎焊组合物能够有效地表面润湿并使焊剂涂覆的颗粒跨要钎焊的表面流动。此外，结合附图和此
技术介绍
，其他期望的特征和特点将根据后续具体实施方式和所附权利要求书变得明显。
技术实现思路
本文提供了可流动钎焊组合物及使用该可流动钎焊组合物将金属制品钎焊在一起的方法。在一个实施方案中，可流动钎焊组合物包括非聚合物载体介质和焊剂涂敷的颗粒。载体介质包括至少一种极性有机溶剂并且在环境温度下为液体。焊剂涂敷的颗粒包括钎焊材料芯和设置在该芯上的焊剂涂层。钎焊材料芯包括与焊剂涂层不同的材料。基于可流动钎焊组合物的总重量计，可流动钎焊组合物具有小于或等于约1.5重量％的聚合物粘合剂组分。在另一个实施方案中，提供了一种使用可流动钎焊组合物将金属制品钎焊在一起的方法。该方法包括提供钎焊组合物。钎焊组合物包括非聚合物载体介质和焊剂涂敷的颗粒。载体介质包括至少一种极性有机溶剂并且在环境温度下为液体。焊剂涂敷的颗粒包括钎焊材料芯和设置在该芯上的焊剂涂层。焊剂涂层包括金属卤化物，并且钎焊材料芯包括与焊剂涂层不同的材料。基于可流动钎焊组合物的总重量计，可流动钎焊组合物具有小于或等于约1.5重量％的聚合物粘合剂组分。在金属制品要接合的位置处将钎焊组合物沉积在金属制品中的至少一种金属制品上。加热至少一种金属制品以从可流动钎焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可流动钎焊组合物，包括：/n非聚合物载体介质，其中所述载体介质包括至少一种极性有机溶剂并且在环境温度下为液体；/n焊剂涂敷的颗粒，所述焊剂涂敷的颗粒包括钎焊材料芯和设置在所述芯上的焊剂涂层，其中所述钎焊材料芯包括与所述焊剂涂层不同的材料；/n其中基于所述可流动钎焊组合物的总重量计，所述可流动钎焊组合物具有小于或等于约1.5重量％的聚合物粘合剂组分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170807 US 62/542,158;20180802 US 16/053,6351.一种可流动钎焊组合物，包括：
非聚合物载体介质，其中所述载体介质包括至少一种极性有机溶剂并且在环境温度下为液体；
焊剂涂敷的颗粒，所述焊剂涂敷的颗粒包括钎焊材料芯和设置在所述芯上的焊剂涂层，其中所述钎焊材料芯包括与所述焊剂涂层不同的材料；
其中基于所述可流动钎焊组合物的总重量计，所述可流动钎焊组合物具有小于或等于约1.5重量％的聚合物粘合剂组分。


2.根据权利要求1所述的可流动钎焊组合物，其中所述组合物为所述焊剂涂敷的颗粒在所述载体介质中的稳定悬浮液，并且其中所述组合物在约35℃的温度下不含可见溶剂分离至少25周的周期。


3.根据权利要求1所述的可流动钎焊组合物，其中所述至少一种极性有机溶剂包括C2-C10脂族二醇。


4.根据权利要求3所述的可流动钎焊组合物，其中所述至少一种极性有机溶剂包括己二醇。


5.根据权利要求1所述的可流动钎焊组合物，其中基于所述可流动钎焊组合物的所述总重量计，所述至少一种极性有机溶剂以至少10重量％的量存在。


6.根据权利要求1所述的可流动钎焊组合物，还包括与所述焊剂涂敷的颗粒分离的焊剂颗粒，...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔佛雷德·西格尔，道格拉斯·肯尼思·霍克斯沃思，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US