铅酸蓄电池铸焊用助焊剂的比较研究
李建光;熊正林;路俊斗
【摘 要】In this paper, the physical and chemical properties and welding effects such as welding structure, extension strength, rejection rate and high temperature life tests are compared between local welding and imported lfux for cast-welding in lead-acid battery production. The conclusion is that the lfux plays a very important role in cast-welding process.% 本文对国产助焊剂与进口助焊剂的物理化学性能进行了对比，通过焊接结构、抗拉强度、报废率、高温寿命试验等，比较了国产助焊剂与进口助焊剂的焊接效果，认为助焊剂在铸焊过程中起着极为重要的作用。 【期刊名称】《蓄电池》 【年(卷),期】2013(000)004 【总页数】4页(P153-155,170) 【关键词】铅酸蓄电池;助焊剂;铸焊;装配 【作 者】李建光;熊正林;路俊斗
【作者单位】肇庆理士电源技术有限公司，广东 肇庆 526000;肇庆理士电源技术有限公司，广东 肇庆 526000;肇庆理士电源技术有限公司，广东 肇庆 526000 【正文语种】中 文 【中图分类】TM912.1
0 前言
在上世纪九十年代初，欧美汽车用铅酸蓄电池装配中就普遍应用了铸焊技术，当时中国铅酸蓄电池行业的几家龙头企业就引进了英国的 TBS 铸焊机，但是使用效果不理想，关键是助焊剂依赖进口，铸焊的模具更换困难，工艺参数偏移等原因导致铸焊焊接效果还不如手工烧焊的焊接效果，所以导致进口铸焊机的搁置与停用，在中国铅酸蓄电池行业很长时间一直存在谈“铸焊”色变的恐惧心理。
近几年来，中国铸焊机和助焊剂的研发与推广应用一直在顺利地进行。蓄电池装配铸焊的焊接效果主要取决于助焊剂和铸焊机的性能与质量。随着助焊剂和铸焊机的国产化，特别是自 2009年以来铅酸蓄电池行业血铅事故的频发，以及 2011年国家环保部针对中国铅酸蓄电池行业采取的环保风暴，加速了机器铸焊代替手工烧焊的步伐，以往装配车间因为手工烧焊而引起的铅烟严重污染得到了明显的遏制。铸焊工艺代替烧焊工艺是实现装配车间清洁生产的关键工序。采用铸焊代替烧焊，可以发现影响焊接效果的关键因素之一是助焊剂，因此本文对使用的国产助焊剂与进口铸焊剂进行了比较，以助于选择合适的助焊剂。 1 实验方法
1.1 助焊剂的类型选择
助焊剂一般分可为无机助焊剂、有机助焊剂、树脂助焊剂三大系列。目前铅酸蓄电池企业广泛使用的是无机助焊剂（也称水剂）和有机助焊剂（也称油剂）。因为无机助焊剂（水剂）主要由盐酸和氢氟酸体系构成，其主要成分是氯化锌、氯化铵等，所以焊接后残留物中氯离子和氟离子的腐蚀性非常严重，在电子产品的焊接中已严禁使用。在铸焊过程中，氯离子和氟离子对隔板的破坏作用较大，此外对铸焊模具也腐蚀严重。因此，文中采用有机助焊剂（油剂）进行实验，有机助焊剂的优点是不含卤素成分，离子残留少，不腐蚀汇流排焊接处，不腐蚀铸焊模具，铸焊模具不
需要经常清洗，减少了人力。 1.2 物理化学性能测试
①采用目测法测试液体状态；②采用公式法测试密度；③采用酸碱滴定法测定酸值；④采用铜镜腐蚀测试腐蚀状况。 1.3 焊接性能与质量测试
①采用目测法测试焊接不良率；②采用拉力机测试抗拉强度；③焊接结构观察通过锯开及打磨进行金相观察；④在 60 ℃ 环境下，按照 IEC 标准测试方法进行高温寿命实验，比较浮充寿命。 2 实验结果及分析 2.1 铸焊剂的物理化学性能
对国产和进口的有机助焊剂（油剂）进行基本的物理化学性能检测，结果如表1所示。
表1 国产与进口的有机助焊剂（油剂）基本性能助焊剂来源 液体状态 密度（g/cm3）酸值(mg KOH/g) 腐蚀状况（72 h后观察）进口 浅黄色透明液体 0.929 327 绿色国产 1 号 浅黄色透明液体 0.935 334 绿色国产 2 号 黄色乳状液体 0.968 391 深绿色
从表1的比较结果可以看出，国产与进口的三种有机铸焊剂的酸值都比较高，即铸焊剂的活性很高。但是国产 2 号的酸值偏高，对铜板的腐蚀较严重，而且还存在流动性差的问题。无论酸值、腐蚀状况，还是流动性方面，国产 1 号助焊剂与欧洲进口的比较接近。 2.2 焊接不良率
在铸焊机上对三种不同电池型号（A、B、C三种型号）各 300 个极群进行铸焊之后仔细观察铸焊极群的焊接质量，观察并统计铸焊不良极群的数量，使用三种不同的助焊剂，不良极群统计结果如表2所示。
表2 不同助焊剂对极群不良率的影响助焊剂来源 铸焊极群数量 各电池不良极群统计 焊接不良极群数量 不良率/%电池A 电池B 电池C进口 900 - 1 - 1 0.11国产1号 900 - - 1 1 0.11国产2号 900 5 7 8 20 2.22
从表2可以看出，助焊剂的选择对铸焊不良率影响较大，国产 1 号助焊剂与进口助焊剂的不良率都非常低，都为 0.11%。 2.3 抗拉强度
在使用三种不同助焊剂进行铸焊的极群中，各取目测正常的 5 个极群，然后在拉力机上进行拉力测试，测试结果如表3所示。
从表3可以看出，在极群的抗拉强度方面，以国产 1 号和进口的助焊剂为最好。助焊剂对极群抗拉强度的影响可以说明焊接后极群的焊接质量。
表3 不同助焊剂对极群抗拉强度的影响助焊剂来源 不同极群抗拉强度（kgf）平均抗拉强度（kgf）1# 2# 3# 4# 5#进口 147 128 131 136 144 137国产 1 号 137 149 138 130 151 141国产 2 号 109 126 118 127 133 123 2.4 焊接结构
锯开铸焊汇流排，观察侧面焊接效果情况，如图1所示，不同助焊剂对极耳与汇流排的焊接结构有明显影响。
图1 采用不同助焊剂时极耳与汇流排焊接结构的比较（a.进口；b.国产 1 号；c.国产 2 号）
从图1可以看出，采用进口助焊剂与国产 1 号助焊剂，极耳与汇流排焊接牢固，汇流排饱满，无包焊、假焊及掉板现象，铸焊效果很好。然而，采用国产 2 号助焊剂时，极耳与汇流排融接不理想，存在较大的缝隙，有假焊、汇流排不饱满等问题,严重影响极群的焊接质量。
不同国产助焊剂之间存在着较大的差距，图2是对国产 1 号助焊剂（图2a）与国产 2 号助焊剂（图2b）的焊接结构进行金相观察的结果，进一步金相观察的结果
如图3。
图2 采用国内助焊剂时焊接结构的比较（放大 600 倍，a.国产 1 号； b.国产 2 号） 图3 采用国内助焊剂时焊接结构的微观比较（a.国产 1 号； b.国产 2 号） 对铸焊结构的金相观察表明，国产 1 号助焊剂可以使汇流排与极耳能形成一个整体，而采用国产2 号助焊剂时，焊接部位存在小裂纹现象。 2.5 高温寿命
对采用不同助焊剂铸焊的铅酸蓄电池（型号12 V 100 Ah），采用 IEC 标准中的测试方法，在60 ℃环境温度下进行高温加速寿命测试，测试结果如表4所示。 表4 不同助焊剂对电池加速寿命的影响助焊剂来源 运行时间/d 失效原因进口 341 极板失效国产 1 号 330 极板失效国产 2 号 150 极耳与汇流排处断裂
从表4可以看出，采用进口助焊剂与国产 1 号助焊剂时，铸焊后的极耳与汇流排直至寿命结束后都没有出现异常，说明铸焊效果能够达到设计寿命的要求。而采用国产 2 号助焊剂时，极耳与汇流排之间出现了断裂，从而明显地缩短了电池的寿命，高温寿命比较实验进一步说明助焊剂在铸焊过程中起着重要的作用。 3 结论
不同助焊剂对焊接不良率、极群抗拉强度、焊接结构、高温寿命有明显的影响，因此助焊剂的选择很重要，并在铸焊过程中起着极为重要的作用。目前国产的助焊剂已经有了长足的进步，但是还有待进一步改进和提高。
【相关文献】
[1] 陈红雨, 熊正林, 李中奇.先进铅酸蓄电池制造工艺[M].北京: 化学工业出版社, 2010. [2] 邱菲.焊接方法与设备[M].北京: 化学工业出版社, 2008.
