稀土元素Nd对Sn-Zn-Ga无铅钎料组织及性能的影响

研究了添加合金元素Ga及稀土元素Nd对Sn-Zn钎料润湿性能、显微组织和焊点力学性能的影响.结果表明,在钎料中适当添加Nd元素,可以提高钎料的润湿性能,当Nd元素的质量分数为0.1％时,钎料的润湿力最大,润湿时间最短,润湿性能达到最佳.同时适当升高温度时润湿性能得到改善.随着Nd元素的加入,钎料中大块的黑色针状富锌相逐渐变少,钎料基体组织得到细化,在Nd元素的添加量达到0.1％时,钎料的组织最为均匀、细小.同时Nd元素的加入可以改善焊点的力学性能,在Nd元素含量为0.1％时抗剪强度增至最大.因此Nd元素在Sn-9Zn-0.5 Ga钎料中的最佳添加量为0.1％左右.     

低银BAg10CuZnSnInNd钎料组织与性能

研究了复合添加微量In和Nd元素对低银BAg10CuZnSn钎料熔化特性、润湿性能、显微组织及钎焊接头力学性能的影响.结果表明,In元素的添加可以显著降低钎料的固、液相线温度,而Nd元素对钎料的固、液相线温度没有明显的影响.适量In元素和Nd元素的添加可以显著提高钎料在304不锈钢和紫铜上的铺展面积,同时钎料的显微组织得到了明显细化,过量添加In元素和Nd元素后钎料组织中出现了富铟相和稀土相.当In和Nd元素的添加量分别为2%和0.1%时,304不锈钢/304不锈钢接头的抗剪强度达到最大值430 MPa,而304不锈钢/紫铜的钎焊接头发生断裂,且均断于紫铜处,说明钎焊接头的强度大于紫铜.     

合金元素Ga对Sn-9Zn无铅钎料性能的影响

研究了合金元素Ga的添加量对Sn-9Zn无铅钎料熔化特性、润湿性能及其焊点力学性能的影响.结果表明,添加合金元素Ga以后,合金的熔点显著降低,熔化温度区间有所增大,润湿性能得到明显改善;合金元素Ga的添加量(质量分数)在0.5%时,钎料的晶粒组织最为细小均匀,钎料焊点的力学性能最佳;当合金元素Ga的添加量大于1%时,钎料的润湿性能趋于稳定,钎料组织中晶界处出现黑色富Ga相,钎料焊点的力学性能大幅度降低.因此,Sn-9Zn无铅钎料中合金元素Ga的最佳添加量为0.5%.     

稀土元素Nd对Sn-9Zn无铅钎料性能的影响

研究了添加稀土元素Nd对Sn-9Zn无铅钎料的润湿性能、显微组织和焊点力学性能的影响.结果表明,Nd元素的加入改善了钎料的润湿性能,质量分数为0.06%时,钎料的润湿力最大,润湿时间最短,润湿性能达到最佳.随着Nd元素的加入,钎料的基体组织得到细化,富锌相逐渐减少,当元素Nd的添加量大于0.06%时,钎料的显微组织中出现小块状稀土元素Nd和Sn的金属间化合物.无铅钎料Sn-9Zn中稀土元素Nd的添加量为0.06%时,剪切力和拉伸力达到最大,分别提高了19.6%和26.6%,力学性能最佳.     

Sn-Zn-Ga-xPr钎料组织与性能

研究了添加合金元素Ga及稀土元素Pr对Sn-Zn钎料组织与性能的影响.适量添加镨,可以提高钎料的润湿性能;但当镨含量超过0.12%(质量分数)时,镨会在钎料表面形成氧化渣,恶化钎料的润湿性能.镨的添加可以改善焊点的力学性能,抗剪强度在镨含量为0.08%时增加至最大.镨加入后细化了钎料基体中的富锌相,当镨含量不超过0.08%时,界面层平整且厚度变化不大,但若稀土添加过量,则界面层会明显增厚.镨在Sn9Zn0.5Ga钎料中的最佳添加量为0.08%左右.     

稀土、Ga元素及其协同效应对无铅钎料组织和性能的影响

稀土元素和低熔点的Ga元素常作为合金化元素添加到无铅钎料中以提高钎料的综合性能和可靠性,而向无铅钎料中复合添加稀土元素和Ga元素时,二者的协同作用可以进一步改善钎料组织和性能,同时Ga元素可以有效抑制含稀土Nd的无铅钎料中锡须的生长. 对单独添加稀土元素和低熔点元素Ga以及复合添加稀土元素和Ga元素的协同效应对无铅钎料显微组织、润湿性能、熔化特性、力学性能和可靠性的影响进行了综述,介绍了含稀土元素的无铅钎料中锡须产生的机理及影响锡须生长的因素. 最后总结了目前含稀土元素和Ga元素的无铅钎料研究中存在的不足,并展望了未来的研究方向.     

Sn-0.3Ag-0.7Cu-xNd钎料显微组织及性能

研究了稀土元素Nd的添加量对超低银无铅钎料Sn-0.3Ag-0.7Cu的润湿性能、显微组织和力学性能的影响.结果表明,微量Nd元素的加入可以显著改善Sn-0.3Ag-0.7Cu超低银无铅钎料的润湿性能和焊点的力学性能,并且能够起到细化基体组织的作用.当钎料中Nd元素的质量分数达到0.1%时,钎料的综合性能最佳,基体组织最为均匀细化.虽然Ag元素含量的降低使钎料的性能有所下降,但是加入适量Nd元素后钎料的润湿性能已接近传统Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料.     

元素Bi及稀土La、Nd对Zn-10Al-5Cu钎料性能的影响

研究了Bi及稀土添加对Zn-10Al-5Cu(mass%)基体合金的润湿性能、显微组织、力学性能的影响。结果表明:钎料合金铺展面积随Bi添加量的增加而增大;铜铝接头抗剪强度随Bi添加量的增加而先增加后降低,得到的Zn-10Al-5Cu-2Bi(mass%)是性能较为优良的钎料。在Zn-10Al-5Cu-2Bi(mass%)钎料中添加稀土La、Nd,钎料的润湿性得到改善,当稀土元素添加量为0.15%时,钎料的润湿性能最佳。随着稀土元素的添加,钎料中大块的黑色共析组织逐渐变小,基体组织得到细化;当稀土元素含量为0.1%时,基体组织最为均匀、细密,晶粒也达到最大程度的细化,铜铝钎焊接头的抗剪强度达到最大。因此稀土La、Nd元素在Zn-10Al-5Cu-2Bi(mass%)中的最佳添加量为0.1%左右。     

Ga和Ce复合添加对低银无镉钎料组织及性能的影响

通过向Ag17CuZnSn钎料中复合添加微量的Ga元素和稀土元素Ce,研究了Ga和Ce元素的复合添加对低银无镉钎料组织及焊接性能的影响。采用火焰钎焊方法得到黄铜与不锈钢异种金属钎焊接头。试验表明,随着Ga和Ce元素的添加低银钎料的固液相线温度不断下降。当Ga和Ce含量分别为2%和0.15%时,钎料在母材表面的铺展面达到最大值。Ga和Ce元素的复合添加对低银钎料中的CuZn化合物相有明显的细化作用,黄铜与不锈钢钎焊接头的抗剪强度最大值为378.6 MPa。在钎焊过程中,钎缝与不锈钢母材之间发生了明显的元素扩散,Ga元素的扩散率大于其他元素。同时当低银钎料中的Ce元素含量大于0.3%时,钎料组织中出现了新生成的块状的稀土相。     

Ga和Ce复合添加对低银无镉钎料组织及性能的影响（英文）

通过向Ag17CuZnSn钎料中复合添加微量的Ga和稀土元素Ce,研究了Ga和Ce元素的复合添加对低银无镉钎料组织及焊接性能的影响。采用火焰钎焊方法得到黄铜与不锈钢异种金属钎焊接头。试验表明,随着Ga和Ce元素的添加低银钎料的固液相线温度不断下降。当Ga和Ce含量分别为2%和0.15%(质量分数)时,钎料在母材表面的铺展面达到最大值。Ga和Ce元素的复合添加对低银钎料中的CuZ n化合物相有明显的细化作用,黄铜与不锈钢钎焊接头的抗剪强度最大值为378.6 MPa。在钎焊过程中,钎缝与不锈钢母材之间发生了明显的元素扩散,Ga元素的扩散率大于其他元素。同时当低银钎料中的Ce元素含量大于0.3%时,钎料组织中出现了新生成的块状稀土相。     

时效处理对Sn-Zn-Ga-Nd钎焊接头界面及力学性能的影响

研究了150℃时效条件下,不同时效时间对Sn-Zn-Ga-Nd钎焊接头界面组织及力学性能的影响.结果表明,Ga元素的添加有效抑制了钎焊接头界面附近稀土相的形成,即使经过长时间的时效处理后,界面附近仍然没有稀土相出现.在时效过程中,钎焊接头的剪切力随时效时间增加而降低,但下降幅度小于Sn-Zn-Nd及Sn-Zn钎焊接头.经过720 h的时效处理后,Sn-Zn-Ga-0.08 Nd接头的剪切力仍高于未经时效的Sn-Zn钎焊接头.     

超低银SAC钎料焊点界面显微组织演化

研究了复合添加Ga/Nd元素的超低银Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料在长期时效过程中的微焊点界面组织演化情况. 结果表明,复合添加适量Ga/Nd元素可以显著改善时效后微焊点界面组织,抑制微焊点界面附近大块状金属间化合物以及稀土相的生成. 经720 h时效后,即使在含有过量Nd元素的微焊点界面仍没有发现明显的Ag₃Sn相和稀土相,取而代之的是小块状的新相,结合EDS和XRD分析结果推测该相含有Ga₂Nd与Cu₆Sn₅. 经过长期时效处理后,微焊点抗剪力接近Sn-3.8Ag-0.7Cu焊点抗剪力的90%,具有较好的力学性能.     

Sn-Zn-Bi-(P,Nd)无铅钎料的微观组织及性能

研究了复合加入P,Nd元素的Sn-8Zn-3Bi钎料的微观组织、力学性能、抗氧化性及润湿性.结果表明,单独加入元素P会导致Sn-8Zn-3Bi钎料组织中出现初生Zn相,而同时加入元素P和Nd不仅能够抑制初生Zn相的形成,钎料组织也能够得到细化,因此钎料的塑性提高,断后伸长率达到48%.P,Nd元素的复合添加能够在钎料表面形成稳定的扩散阻挡层,抑制P元素在长时间加热条件下的烧损,进一步降低表面的氧化速度.由于钎料的抗氧化性提高,Sn-8Zn-3Bi-0.1P-0.05Nd钎料呈现出更好的润湿性.     

Ag,Al,Ga对Sn-9Zn无铅钎料润湿性能的影响

采用润湿平衡法测试了Sn-9Zn-X(X为Ag,Al,Ga)无铅钎料分别配合ZnCl2-NH4Cl钎剂和免清洗助焊剂,在空气和氮气保护的两种条件下的润湿性能,分析研究了合金元素Ag,Al,Ga的添加量对Sn-9Zn-X无铅钎料润湿性的影响规律.结果表明,合金元素Ag,Al,Ga在Sn-9Zn中的最佳添加量(质量分数)分别为0.3%,0.005%～0.02%,0.5%.采用氮气保护可以显著改善Sn-9Zn-X无铅钎料的润湿性,而Sn-9Zn-X无铅钎料配合ZnCl2-NH4Cl钎剂时具有较好的润湿性,甚至优于Sn-3.5Ag-0.5Cu在相同条件下的润湿性.这一研究结果表明,通过研发适合于Sn-Zn系无铅钎料的高性能助焊剂,从而改善Sn-Zn系钎料的润湿性能是完全可行的.