一种红外探测窗口焊料材料及其制备方法技术

一种红外探测窗口焊料材料及其制备方法，涉及焊接材料领域，解决了现有焊料危害环境和健康的问题。焊料材料包含如下质量份数的组分：锡：80份~97份，银：2.5份~10份，铜：0.3份~5份，纳米材料：2份~5份，乙二醇：1份~2份。制备方法包括：将锡、银和铜按比例称重混合；称取纳米材料，并与前述材料混合均匀；将混合后的材料加入真空熔炼炉中，先充入氮气，再抽真空，加热至特定温度，磁力搅拌；对混合物进行水淬处理，冷却后在氮气保护下干燥；按比例称量乙二醇，加热至融化，将制得的银铜焊料加入乙二醇中混合均匀，冷却后真空包装。本发明专利技术可应用于金、银、铜、镍、锌等多种金属及合金材料的焊接，具有广泛的应用前景。有广泛的应用前景。有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种红外探测窗口焊料材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及焊料
，具体涉及一种红外探测窗口焊料材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]红外探测窗口焊接，采用焊接材料将金属化的窗口件和外壳件熔封焊接。为了获得高气密、高可靠的红外探测窗口，高性能焊接材料是关键之一。
[0003]目前使用较为广泛的是锡焊料，一般由锡、铅、锑以及钎剂等成分组成，有良好的焊接效果。但是铅锑属于有毒有害物质，影响操作人员健康；另外，常规锡焊料使用时需要配合助焊剂才能达到良好的焊接效果，助焊剂的使用增加了焊接的工序复杂性，工装添加费时费力，后处理清洗复杂耗时，也增加成本，对环境和人体健康也有危害。
[0004]因此，亟需开发一种不含铅锑、且能在不使用助焊剂的情况下实现良好焊接效果的锡焊料，这对于环保生产和环保应用以及对操作人员健康具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为了解决现有焊料材料危害环境和健康的问题，本专利技术提出了一种红外探测窗口焊料材料及其制备方法。
[0006]本专利技术的技术方案如下：一种红外探测窗口焊料材料，包含如下质量份数的组分：锡：80份~97份，银：2.5份~10份，铜：0.3份~5份，纳米材料：2份~5份，乙二醇：1份~2份。
[0007]优选地，所述纳米材料为纳米级碳粉、铝粉、二氧化钛中的一种或至少两种的混合材料。
[0008]优选地，所述银和铜的粒径均为D50=5nm~10μm。
[0009]优选地，所述纳米材料的粒径为D50=5nm~100nm。
[0010]一种上述红外探测窗口焊料材料的制备方法，包括如下步骤：S1、将锡、银和铜按比例称重混合；S2、称取纳米材料，并与步骤S1中材料混合均匀；S3、将混合后的材料加入真空熔炼炉中，先充入氮气，再抽真空，加热至特定温度，磁力搅拌；S4、对步骤S3中得到的混合物进行水淬处理，冷却后在氮气保护下干燥；S5、按比例称量乙二醇，加热至融化，将制得的银铜焊料加入乙二醇中混合均匀，冷却后真空包装。
[0011]优选地，步骤S3中所述抽真空后的真空度不高于5
×
10
‑2Pa，所述特定温度为300℃~350℃，所述加热后的真空度保持在2Pa~125Pa。
[0012]优选地，步骤S3中所述磁力搅拌时间为10min~30min。
[0013]优选地，步骤S4中所述冷却后温度为25℃~45℃。
[0014]优选地，步骤S5中所述加热温度为50℃~60℃。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的具体有益效果为：1.本专利技术提供一种含有银铜成分及纳米材料结合的新型无需助焊剂的锡焊料，无铅无锑，该锡焊料在焊接过程中，锡焊料加热至熔化状态，纳米材料还原剂会将氧化锡和氧化铜还原成单质锡和铜，实时还原，清除氧化物，免除助焊剂使用，应用方便，减少烟尘、有害挥发物产生，具有良好的焊接性能和广泛的应用前景，对环保和人体健康都具有重要意义；2.本专利技术提供的红外探测窗口焊料材料中乙二醇的加入，既能起到溶剂作用，降低锡焊料熔融是的表面张力，使得锡焊料更容易铺展，强化提高焊接质量和效率，也能形成一层隔膜，一定程度上阻止空气和锡焊料接触，延缓二次氧化；乙二醇还能和氧气反应能生成少量甲酸和乙酸，甲酸和乙酸能清除氧化物，提高浸润性；并且，乙二醇受热挥发后无残留，免清洗；3.本专利技术提供的红外探测窗口焊料材料中纳米级别银、铜粉本身熔点低于宏观尺度，而熔融锡能够和微纳米尺度银铜融蚀形成合金，因此锡银铜混合熔炼过程中可极大降低生产温度，有利节能和提高生产效率及成本；4.纳米材料选自纳米级碳粉、铝粉、二氧化钛中的一种或至少两种的混合材料，碳和铝可与焊料中氧化的成分反应，还原成金属锡银铜单质，防止锡焊料的氧化，且纳米级别的碳和铝材料，由于粒径小，比表面积大，表面原子数多，原子配位不足和高的表面能，使表面原子具有高的活性，极易和其他原子结合，因此上述反应极易进行；纳米颗粒小，易于分散，能更充分和红外探测窗口焊料材料接触，不易影响焊料整体性能；纳米二氧化钛具有催化敏化作用，提高还原反应活性；5.本专利技术制备方法简单，易于工业化生产，可应用于金、银、铜、镍、锌等多种金属及合金材料的焊接，具有广泛的应用前景。
附图说明
[0016]图1为采用实施例1中焊接材料的样件焊接示意图。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术的技术方案更加清楚，下面将结合本专利技术的说明书附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，以下实施例仅用于更好地理解本专利技术的技术方案，而不应理解为对本专利技术的限制。
[0018]实施例1.称取90g锡、3.5g银和2g铜金属材料混合一起，其中银和铜采用粒径20nm的高纯纳米粉料；称取2g碳粉、1g铝粉和0.5g二氧化钛混合均匀，粒径均为10nm；将混合后的材料加入真空熔炼炉中，充入氮气，再抽真空，真空度达到5
×
10
‑2Pa，加热控制温度到300℃，真空度保持在5Pa，并真空磁力搅拌20min；制得的混合物进行水淬处理，然后冷却至30℃，氮气保护下干燥；称量1g乙二醇，加热至55℃使乙二醇融化，将制得的银铜焊料加入乙二醇中，混合
均匀，冷却后真空包装。
[0019]实施例2.称取80g锡、2.5g银和1g铜金属材料混合一起，其中银和铜采用粒径10nm的高纯纳米粉料；称取1g碳粉、0.5g铝粉和0.5g二氧化钛混合均匀，粒径均为8nm；将混合后的材料加入真空熔炼炉中，充入氮气，再抽真空，真空度达到5
×
10
‑2Pa，加热控制温度到300℃，真空度保持在5Pa，并真空磁力搅拌20min；制得的混合物进行水淬处理，然后冷却至30℃，氮气保护下干燥；称量1g乙二醇，加热至55℃使乙二醇融化，将制得的银铜焊料加入乙二醇中，混合均匀，冷却后真空包装。
[0020]实施例3.称取95g锡、5g银和4g铜金属材料混合一起，其中银和铜采用粒径20nm的高纯纳米粉料；称取3g碳粉、1.5g铝粉和0.5g二氧化钛混合均匀，粒径均为10nm；将混合后的材料加入真空熔炼炉中，充入氮气，再抽真空，真空度达到5
×
10
‑2Pa，加热控制温度到300℃，真空度保持在5Pa，并真空磁力搅拌20min；制得的混合物进行水淬处理，然后冷却至30℃，氮气保护下干燥；称量2g乙二醇，加热至55℃使乙二醇融化，将制得的银铜焊料加入乙二醇中，混合均匀，冷却后真空包装。
[0021]效果例.采用实施例1制备的红外探测窗口焊接材料进行样件焊接，焊接区见图1所示，从图中可以看到焊接区填充饱满，完全浸润覆盖。
[0022]对实施例1
‑
3制备的焊接材料进行样件焊接后，在25℃，两侧压差100kPa的条件下，分别进行气密性氦质谱测试，测试结果见表1所示，泄漏率均低于10
‑
14
Pa.m3/s，可以证明焊料性能可靠。
[0023]表1
实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外探测窗口焊料材料，其特征在于，包含如下质量份数的组分：锡：80份~97份，银：2.5份~10份，铜：0.3份~5份，纳米材料：2份~5份，乙二醇：1份~2份。2.根据权利要求1所述的红外探测窗口焊料材料，其特征在于，所述纳米材料为纳米级碳粉、铝粉、二氧化钛中的一种或至少两种的混合材料。3.根据权利要求1所述的红外探测窗口焊料材料，其特征在于，所述银和铜的粒径均为D50=5nm~10μm。4.根据权利要求1所述的红外探测窗口焊料材料，其特征在于，所述纳米材料的粒径为D50=5nm~100nm。5.一种如权利要求1
‑
4中任一项所述红外探测窗口焊料材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将锡、银和铜按比例称重混合；S2、称取纳米材料，并与步骤S1中材料混合均匀；S3、将混合后的材料加入真空熔炼炉中，先充入氮气，再抽真空，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝群，魏志鹏，唐鑫，陈梦璐，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：