[发明专利]不含硼酸的焊药及其使用方法

说明书

本文所描述的发明大体上涉及不含硼酸的焊药组合物，其中硼酸和/或硼砂被摩尔等量的四水合四硼酸钾所代替。在一些实施方案中，酞菁颜料被用来在活化温度下产生颜色变化。

本申请是2014年3月17日递交的PCT国际申请PCT/IB2014/000365于2015年11月4日进入中国国家阶段的中国专利申请号为201480025358.8、发明名称为“不含硼酸的焊药”的发明专利申请的分案申请。

本申请是于2013年3月15日递交的、序号为13/838,485的在审美国实用专利申请的部分继续申请，并且本申请通过引用将上述美国发明专利申请完全并入。

技术领域

本文所描述的发明大体上涉及不含硼酸的钎焊焊药组合物，以及制作和使用不含硼酸的焊药组合物的方法。

背景技术

一般而言，钎焊(brazing)焊药从基础材料移除氧化物和污物，以确保质量良好的钎焊连接部。除填充金属类型、热源和应用方法之外，对焊药的选择取决于要使用的基础材料。在具有高于425℃-450℃(～800℉-840℉)且低于基础材料的固相线的液相线的填充金属的存在下，钎焊通过将相似和不相似的材料加热，而将它们连接。在钎焊期间，填充金属通过毛细管作用流入连接部相适配表面之间。将被钎焊的组件表面上的最低温度被称为工作温度，在所述温度下所述方法无扰动地进行。工作温度是讨论中的填充金属特征量。填充金属可以是合金或纯金属。一般而言，来自钎焊的热比来自熔焊(welding)的热的破坏性更小。此外，钎焊连接部典型地比软钎焊(soft-soldered)连接部具有更高的强度。选择焊药在几乎所有钎焊过程中均起到重要的作用，并且使用不正确的焊药会损害连接部质量。

为了能够形成与基础金属的接合，熔化的填充金属必须直接与基础金属接触。因此必须首先疏松并移除那种存在于任何工程金属表面上的氧化物层。如果钎焊发生在空气中，则这通过用熔体流中的焊药盖覆钎焊位点来实现，其中氧化物在焊药的活化温度或高于焊药的活化温度下溶解、被还原或者分解。

当被加热时，焊药溶解表面氧化物并保护洁净表面免受再次氧化、从热源向连接部传递热量，并且移除氧化产物，以允许填充金属接触并润湿基础材料。膏状或粉末状的钎焊焊药在低于熔化填充金属所需温度的温度下活化。因为焊药必须处于与连接部表面紧密接触的状态，所以在钎焊温度下焊药是液态或气态的。它们仅移除表面氧化物和污点(tarnish)。在钎焊之前，必须以机械或化学方式移除其他污物。

焊药典型地以形式(粉末、液体或膏体)、可以与焊药一起使用的基础材料和填充金属、热源、应用方法以及活化温度范围来分类。与复合的氟硼酸钾和含氟化合物组合的银钎焊焊药含有硼酸和硼酸钾。在焊药中最高至40％含量的氟化物赋予这些焊药以其特征性的低熔点和对于溶解金属氧化物高容量。基于硼酸和碱性硼酸盐，高温焊药有时含有小添加量的元素硼或硅的二氧化物以提高活性和防护力。

焊药的熔点和有效温度必须与所使用的钎焊填充金属的工作温度相匹配，从而焊药应当在比所使用的填充金属的工作温度低约50-100℃熔化，并且由此温度往上成为完全有效的。而且，熔化的焊药应当在工件上形成致密、均匀的覆层，所述覆层在所需的钎焊温度下及在钎焊周期期间保持完整。

设想纯金属表面，液态填充金属能够以薄层的形式在基础金属表面上铺展并润湿所述基础金属表面。填充金属通过基础金属和填充金属的些微的合金化附着于基础金属表面。填充金属铺展开来遍及连接部表面，并且在固化后与基础金属形成可受载的连接部。

钎焊焊药基本上由盐混合物组成，所述盐混合物在熔化状态下能够溶解金属氧化物。这些焊药基本上是无机硼化合物，如，尤其是碱性硼酸盐和氟硼酸盐，包括硼酸，以及卤化物，如尤其是碱性卤化物(例如，碱性氟化物)。