一種光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種焊料及其制備方法，具體涉及一種光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]光伏焊帶是光伏組件生產的關鍵原材料，在電池片之間起導通連接的作用，其可靠性在很大程度上決定了光伏組件的壽命。
[0003]目前，由于無鉛焊料在抗腐蝕性、抗疲勞性能等可靠性方面與含鉛焊料存在明顯的性能差異，導致光伏組件的無鉛化應用受到極大限制。同時，材料的焊接工藝性又決定了組件生產的效率和成品率，因此要求降低焊接溫度，這對焊料的熔點提出了新的要求。
[0004]中國專利(申請號201210494897.9)提出了一種低熔點無鉛焊料合金，含有Bi:10%?30%、Ag:2.2%?3.0 %、In:0.5%?1.0 %、P:0.004%?0.008%，其余為錫。但焊料的熔點在170°C?200°C左右，因此任不能滿足低溫焊接要求。中國專利(申請號201310345021.2)公開了一種含鈷Sn-Bi系高強度無鉛低溫焊料，含有54%?58%的B1、0.5%?4.0% 的 Ag、。.I ?1.0% 的 Cu、0.005%?0.08% 的 Co、0.002%?0.1% 的 P 和余量為Sn。該專利通過Co、Ag等元素提高了合金潤濕力和強度，但未涉及材料的抗腐蝕性能。
【發明內容】
[0005]為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料及其制備方法，從而降低熔點的同時達到了提高光伏焊帶焊料涂覆層表面耐腐蝕的目的。
[0006]為達到上述目的，本發明的技術方案如下:
[0007]—方面，本發明提供一種光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料，所述焊料含有以下重量百分比的各組分:55?60%的Bi，O?0.01%的Sb，O?0.0005%的Al，O?0.0005%的Zn，
余量為錫。
[0008]本發明的光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料，通過控制關鍵成分Bi (鉍)的含量，經測定熔點接近139°C，固液相溫差僅為12°C左右，在浸焊等冷卻速率較快的焊接工藝中可以有效避免偏析現象；并且控制雜質Sb、Al和Zn的低含量，使得焊料不僅熔點低，而且其耐腐蝕性也很強。
[0009]在上述技術方案的基礎上，本發明還可作出如下改進:
[0010]作為優選的方案，所述Bi的重量百分比含量為:59?60%。
[0011]采用上述優選的方案，由于鉍元素的熱縮冷漲的特性，經試驗測定當Bi含量略高于共晶點成分(即59%?60%)時有助于改善光伏焊帶表面局部收縮現象，提高表面光潔度并進一步改善其耐腐蝕性能。
[0012]作為優選的方案，所述Sb的重量百分比含量為:0?0.003%。
[0013]本發明的光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料可通過多種方法來實現，例如可通過以下的制備方法來實現。
[0014]另一方面，本發明還提供一種本發明的光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料的制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0015]I)將適量的錫和鉍混合加熱至280-300°C，獲得混合熔體；
[0016]2)再加入適量氯化鉍覆蓋所述混合熔體表面，然后經保溫并攪拌15-20分鐘后降溫至180°C以下，得到熔融焊料；
[0017]3)最后將所述熔融焊料通過多孔碳過濾，再將過濾后的熔融焊料澆鑄，即得。
[0018]本發明的光伏焊帶用耐腐蝕低溫焊料的制備方法，通過控制溫度和具體操作時間，BiCl2(氯化鉍)加熱至熔融態可置換焊料中的銻，形成的高熔點氯化物，采用的多孔碳過濾材料可吸附細小的氯化銻生成物，經過濾可有效分離，可將制備的焊料中的銻含量控制的比較低，例如可控制在10ppm以下，從而獲得耐腐蝕好的低熔點焊料合金。
[0019]在上述技術方案的基礎上，本發明還可作出如下改進:
[0020]作為優選的方案，在步驟3)中，將所述熔融焊料通過多孔碳進行過濾后，還包括以下步驟:將所述熔融焊料溫度降低至150-155Γ，將一氧化碳通入熔融焊料底部并保持30-40分鐘以還原氧化的鋁和鋅，最后將浮于所述熔融焊料表面的渣系清除。
[0021]采用上述優選的方案，通過控制工藝中具體的溫度和還原時間，鋁和鋅易于生成氧化物，但難以與焊料成分分離，經一氧化碳還原后，鋁、鋅與氣體形成多相混合的泡沫渣，便于分離去除，可將制備的焊料中的鋁和鋅含量控制的比較低，例如可控制在5ppm以下，從而獲得耐腐蝕好的低熔點焊料合金。
[0022]作為優選的方案，所述熔融焊料溫度降低至150°C。
[0023]作為優選的方案，在步驟I)中，將適量的錫和鉍混合加熱至300°C。
[0024]作為優選的方案，在步驟2)中，攪拌15分鐘。
[0025]作為優選的方案，在步驟2)中，所述混合熔體和氯化鉍的質量比為20: 10
[0026]作為優選的方案，在步驟3)中，將所述熔融焊料通過多孔碳過濾3-8次。
[0027]作為優選的方案，在步驟3)中，將所述熔融焊料導入覆蓋有多孔碳過濾層的石墨坩禍中過濾。
【附圖說明】
[0028]圖1a為本發明實施例1制備的焊料的熔點測試圖；
[0029]圖1b為本發明實施例2制備的焊料的熔點測試圖；
[0030]圖1c為本發明實施例5制備的焊料的熔點測試圖；
[0031]圖1d為本發明對比例I制備的焊料的熔點測試圖；
[0032]圖2a為本發明的實施例1制得的焊料的電鏡結果圖；
[0033]圖2b為本發明的實施例2制得的焊料的電鏡結果圖；
[0034]圖3a為本發明對比例I制備的焊料制成焊帶后焊帶表面的耐腐蝕結果；
[0035]圖3b為本發明實施例1制備的焊料制成焊帶后焊帶表面的耐腐蝕結果。
【具體實施方式】
[0036]下面通過具體實施例對本發明做進一步詳細描述，但不因此限制本發明的范圍。
[0037]除非特別指明，以下實施例中所用的試劑均可從正規渠道商購獲得。
[0038]實施例1
[0039]熔煉時首先將適量的純錫(99.95% )和純鉍(99.95% )混合加熱至300°C混合熔體，然后加入氯化鉍粉末覆蓋混合熔體表面(混合熔體質量與氯化鉍質量比為20: I)經保溫并攪拌15分鐘后降溫至170°C獲得熔融焊料，再將熔融焊料倒入覆蓋多孔碳過濾層(厚度為2毫米)的石墨坩禍，并將石墨坩禍中的熔體反復過濾3次。將過濾后熔融焊料降低溫度至150°C，從焊料底部通入一氧化碳并保持30分鐘，最后將浮于熔體表面的渣系清除澆鑄，即得成品。經火花直讀光譜及化學法分析(參見:國家標準GB/T 10574.1?13《錫鉛焊料化學分析方法》)，該工藝制備的焊料鉍含量為質量百分比58%，其余為雜質元素和錫，雜質元素中含量鋪(Sb)為98ppm、招為4.9ppm、鋅為4.7ppm。
[0040]然后經差掃描熱量計測試該焊料的熔點曲線，結果如圖1a所示，該焊料熔點接近139°C，固液相溫差僅為11°C左右。
[0041]并將該實施例制備的焊料制成焊帶。
[0042]實施例2
[0043]熔煉時首先將適量的純錫(99.95% )和純鉍(99.95% )混合加熱至280°C混合熔體，然后加入氯化鉍粉末覆蓋熔體表面(混合熔體質量與氯化鉍質量比為20: I)經保溫并攪拌20分鐘后降溫至170°C熔融焊料，再將熔融焊料倒入覆蓋多孔碳過濾層(厚度為2毫米)的石墨坩禍，并將石墨坩禍中的熔體反復過濾5次。將過濾后熔融焊料降低溫度至150°C，從焊料底部通入一氧化碳并保持30分鐘，最后將浮于熔體表面的渣系清除澆鑄，即得成品。經火花直讀光譜及化學法分析，該工藝制備的焊料鉍含量為質量百分比59%，其余為雜質元素和錫；該焊料中雜質元素含量鋪為78ppm、招為4.3ppm、鋅為4.2ppm。
[0044]然后經差掃描熱量計測試該焊料的熔點曲線，結果如圖1b所示，，該焊料熔點接近139°C，固液相溫差僅為12°C左右。
[0045]實施例3
[0046]熔煉時首先將適量的純錫(99.95% )和純鉍(99.95% )混合加熱至280°C混合熔體，然后加入氯化鉍粉至覆蓋混合熔體表面(混合熔體質量與氯化鉍質量比為20: I)經保溫并攪拌18分鐘后降溫至175°C獲得熔融焊料，再將熔融焊料倒入覆蓋多孔碳過濾層(厚度為2毫米)的石墨坩禍，并將石墨坩禍中的熔體反復過濾8次。將過濾后熔融焊料降低溫度至150°C，從焊料底部通入一氧化碳并保持40分鐘，最后將浮于熔體表面的渣系清除澆鑄，即得成品。經火花直讀光譜及化學法分析，該工藝制備的焊料鉍含量為質量百分比60%，其余為雜質元素和錫；該焊料中雜質元素含量鋪為66p