Sn-8Zn-3Bi-P焊料的高温氧化行为及其对性能的影响

通过增重法研究了250℃下微量合金元素P的添加对液态Sn-8Zn-3Bi焊料表面氧化行为的影响.试验借助扫描电镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)等分析方法探索磷的抗氧化机理.比较了氧化前后焊料的力学性能及铺展性能差异,探讨合金元素P的加入对焊料其它性能的影响.结果表明,磷的加入对Sn-8Zn-3Bi焊料的抗氧化性具有明显的改善作用.磷替代了锌优先被氧化,在焊料表面形成了易于挥发的P4O6氧化膜.当合金中P元素含量为0.2%(质量分数)时,焊料的综合性能最佳.     

Sn-Zn-Bi-In-P新型无铅焊料压缩力学性能分析及ANAND本构方程参数确定

在gleeble1500力学试验机上,对Sn-4.5Zn-2Bi-In-P,Sn-9Zn-2.5Bi-In-P,Sn-8Zn-3Bi 3种无铅焊料进行系列恒温恒应变速率的压缩试验,实验系列由3种实验温度(20,60,100℃)和5种应变速率(101,100,10-1,10-2,10-3)正交组成。结果表明:3种无铅焊料的饱和应力随应变速率的增加而增加,随温度的升高而减小;在所有实验系列中,Sn-8Zn-3Bi合金的饱和应力最大,Sn-4.5Zn-2Bi-In-P最小;应用非线性拟合方法分别确定了描述3种无铅焊料非弹性率相关性的Anand粘塑性本构方程的9个材料常数;通过实验数据与Anand模型预测数据的对比分析,表明Anand模型能有效描述3种新型无铅焊料的粘塑性行为,为3种无铅焊料焊点的可靠性模拟和失效分析提供模型支持。     

Zn-Sn-Cu-xNi无铅焊料合金的电化学腐蚀行为（英文）

通过铸造法制备Zn-30Sn-2Cu-xNi (x=0, 0.5, 1.0, 1.5,质量分数,%)无铅焊料合金,并研究该合金的微观组织演化及在0.5 mol/L Na Cl溶液中的腐蚀行为。采用电位动力学极化和电化学阻抗谱(EIS)技术研究其电化学行为,以此评估Ni元素含量对Zn-Sn-Cu合金腐蚀性能的影响。通过观察腐蚀过程中合金表面显微组织的演变,分析Zn-Sn-Cu-Ni合金的腐蚀机理。结果表明,添加0.5%Ni由于形成致密而均匀的腐蚀层从而有效提高Zn-30Sn-2Cu合金的耐腐蚀性能,且其主要腐蚀产物为Zn O, Zn(OH)₂和Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O。当Ni含量达到1.0%和1.5%时,Zn-30Sn-2Cu合金的耐腐蚀性能下降,主要是由于(Ni,Cu)₅Zn₂₁金属间化合物与富Zn相之间的电偶腐蚀加速富Zn相的溶解。因此,Zn-30Sn-2Cu-0.5Ni焊料合金具有最佳的耐腐蚀性能。     

85℃时效Sn-8Zn-3Bi/Cu焊点界面化合物生长行为

以Sn-9Zn/Cu焊点为参比物,研究了Sn-8Zn-3Bi/Cu焊点在85℃时效条件下界面金属间化合物(IMC)的生长行为。结果表明,相同钎焊工艺条件下,与Sn-9Zn/Cu相比,Sn-8Zn-3Bi/Cu界面反应更为充分。在85℃时效过程中,Sn-9Zn/Cu界面IMC结构稳定,Sn-8Zn-3Bi/Cu焊点界面IMC生长速率变化不大,界面IMC层增厚速率在界面反应初期较快而在后期则显著下降。Bi的添加对合金熔点的降低促进了界面初期反应过程的充分进行。随着界面反应时间的延长,Bi对Cu-Zn(IMC)层的生长表现出明显的抑制作用,界面IMC生长动力学时间指数显著减小。     

RE(Ce,La)含量对挤压铸造Mg-Zn-Y合金组织及性能的影响

设计了一种添加低成本混合稀土RE(Ce,La)的Mg-Zn-Y-RE(Ce,La)合金,研究了RE(Ce,La)含量对Mg-6Zn-1.4Y-xRE(Ce,La)合金(x=0,1%,2%,3%,质量分数)的组织演变、相变行为以及室温和高温力学行为的影响。结果表明,RE(Ce,La)的加入能有效地细化合金组织,并形成一种高熔点的T-(Ce,La)(Mg_(1-x)Zn_x)_(11)相。T相的形成会降低剩余熔体中的Zn、Y质量比,从而改变ZW61(Mg-6Zn-1.4Y)合金的相变规律。T相在高温下具有较高的热稳定性,有利于合金高温力学性能提高,但晶界处过多的T相容易产生应力集中,使得合金室温抗拉强度降低。含1%的RE(Ce,La)混合稀土的合金具有最优的室温力学性能。另外,高温强度随RE(Ce,La)含量的增加而持续增加。     

微量Ag对Sn-0.7Cu-3Bi焊料微观组织及性能的影响

在Sn-0.7Cu-3Bi焊料的基础上,掺加不同比例的Ag元素,形成Sn-0.7Cu-3Bi-xAg合金,研究不同掺量的Ag对Sn-0.7Cu-3Bi焊料的熔化温度、润湿性及焊接接头的微观组织形貌的影响.结果表明:添加微量Ag能够降低焊料的熔点,但会导致增大其熔程；Ag掺量(wAg)为0.3％时,急剧降低了Sn-0.7Cu-3Bi焊料的润湿性,虽然后续随Ag掺量的继续增加,润湿性逐渐变好,但效果不理想；Ag掺量为0.3％时,焊接接头接触不良,界面化合物厚度极薄,后续随Ag掺量的继续增加,界面化合物厚度有所增厚,但当Ag掺量为0.7％时,界面化合物的晶体颗粒尺寸较大.     

Bi对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊料微观组织和性能的影响

在Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料的基础上,掺加不同比例的Bi元素,形成Sn-Ag-Cu-Bi系合金,研究不同掺量的Bi对Sn-3.0Ag-0.5Cu的熔化温度、润湿性及焊接接头的微观组织的影响.结果表明,添加Bi能够明显降低焊料的熔点,但当Bi含量超过5％时,熔程增大;添加3％以内的Bi能明显提高其润湿性.     

Bi对SnXCuNi焊料性能和焊点界面层组织的影响

为了获得低成本和性能良好的无铅焊料,本文在Sn-4.1X-1.5Cu-Ni焊料中添加质量分数为0.6％的Bi元素,对其微观组织及物相成分、熔点、润湿性和剪切强度进行了分析研究,并对焊点等温时效后其界面组织进行了SEM和EDS分析.结果表明,Sn-4.1 X- 1.5Cu-Ni-0.6Bi焊料中主要由β-Sn、Cu6Sn5、XSn和SnBi组成,Bi的加入能有效地降低焊料的熔点和提高焊料的润湿性,焊点也保持较高的剪切强度.随着等温时效时间的延长,Sn-4.1X-1.5Cu-Ni/Cu和Sn-4.1X- 1.5Cu-Ni-0.6Bi/Cu界面金属间化合物(IMC)层厚度也增加,其界面IMC的增厚主要由扩散机制控制,界面IMC主要成份为Cu6Sn5、Cu3Sn和(Cu,Ni)6Sn5.Bi能抑制等温时效过程中界面IMC的形成和生长,从而提高了焊点的可靠性,其中Sn-4.1 X- 1.5 Cu-Ni/Cu的IMC生长速率为2.95×10-17m2/s,Sn-4.1X-1.5Cu-Ni-0.6Bi/Cu的IMC生长速率为2.78× 10-17m2/s.     

冷却速度对Sn-Bi-X合金微观组织的影响

在Sn-5.0X-1.5Cu-Ni焊料合金中添加10%(质量分数,下同)的Bi,以期降低焊料熔点的同时消除Bi的偏析和合金脆性,研究了浇铸空冷和真空吸铸水冷两种不同冷却速度下无铅焊料合金的微观组织。用X射线衍射分析的方法,按最小二乘法原理,精确测定β-Sn的点阵参数,对Sn-10Bi-5.0X-1.5Cu-Ni合金的固溶度进行了测定;采用光学显微镜、扫描电镜和透视电镜观察合金微观组织和结构;通过DSC分析焊料的熔化和凝固过程;并测试了焊料的润湿性和力学性能。结果表明:随着凝固速度增加,晶格常数进一步增大,Bi在Sn中的固溶度也得到了提高;缓慢冷却的浇铸态合金显微组织中存在着大量的粗大针状Sn-Bi共晶组织,吸铸态合金组织中Bi以细小颗粒状均匀分布在Sn基体,没有偏析相形成,吸铸快冷条件下制备的Sn-10Bi-5.0X-1.5Cu-Ni的熔点为208.96℃,具有优良的润湿性,合金和焊点具有良好的力学性能。     

冷却速度对Sn-Bi-X合金微观组织的影响

在Sn-5.0X-1.5Cu-Ni焊料合金中添加10%(质量分数,下同)的Bi,以期降低焊料熔点的同时消除Bi的偏析和合金脆性,研究了浇铸空冷和真空吸铸水冷两种不同冷却速度下无铅焊料合金的微观组织。用X射线衍射分析的方法,按最小二乘法原理,精确测定β-Sn的点阵参数,对Sn-10Bi-5.0X-1.5Cu-Ni合金的固溶度进行了测定;采用光学显微镜、扫描电镜和透视电镜观察合金微观组织和结构;通过DSC分析焊料的熔化和凝固过程;并测试了焊料的润湿性和力学性能。结果表明:随着凝固速度增加,晶格常数进一步增大,Bi在Sn中的固溶度也得到了提高;缓慢冷却的浇铸态合金显微组织中存在着大量的粗大针状Sn-Bi共晶组织,吸铸态合金组织中Bi以细小颗粒状均匀分布在Sn基体,没有偏析相形成,吸铸快冷条件下制备的Sn-10Bi-5.0X-1.5Cu-Ni的熔点为208.96℃,具有优良的润湿性,合金和焊点具有良好的力学性能。     

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.     

Effects of Zn,Zn-Al and Zn-P Additions on the Tensile Properties of Sn-Bi Solder

Effects of Zn, Zn-Al and Zn-P additions on melting points, microstructures, tensile properties, and oxidation behaviors of Sn-40 Bi lead-free solder were investigated. The experimental results show that the addition of these three types of elements can refine the microstructures and improve the ultimate tensile strength（UTS） of solder alloys. The fractographic analysis illustrates that ductile fracture is the dominant failure mode in tensile tests of Sn-40Bi-2Zn（SBZ）and Sn-40Bi-2Zn-0.005Al（SBZA） specimens, while brittle fracture is the controlled manner in Sn-40Bi-2Zn-0.005P（SBZP） and Sn-58 Bi solders. XPS analysis indicates that trace amounts of both Al and P additives in solder can improve the antioxidant capacity, whereas only the additive of Al in solder can reduce the thickness of oxidation film.     

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.     

添加元素Sn,Cu对Zn-Al钎料组织性能的影响

向Zn-10Al基体中添加元素Cu,采用真空炉VF-1600M、金相显微镜、岛津AG-125KN精密万能材料试验机等,研究了Cu元素对Zn-Al钎料合金的熔化特性、润湿性能、金相组织以及力学性能的影响。结果表明,随着Cu元素的增加,钎料的熔点呈先下降后上升的趋势,在铜添加量为4%(质量分数)时,熔点最低;在铜添加量为5%时,润湿性能优良,钎料晶粒最细小,抗拉强度最好;当铜添加量继续增大时,其润湿性能下降,钎料晶粒变大,抗拉强度降低。其次研究了Sn元素的添加量对Zn-10Al-5Cu钎料性能的影响。结果表明,当Sn添加量达到3%时,其抗拉强度良好,钎料的熔化温度降低,在Cu上的润湿性能良好。当锡添加量进一步增加时,钎料合金的的润湿性能降低,基本不铺展。试验得到的Zn-10Al-5Cu-3Sn为性能较为优良的铝/铜钎焊用钎料。     

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%.     

Wetting Characteristics of Novel-type 63Sn-29.2Pb-6Zn-1Ag-0.38Cu-0.42Bi Solder Alloy

6061 aluminum alloy has many advantages, and soldering is the most attractive joining method for 6061 aluminum alloy. In order to expand application of 6061 aluminum alloy, a novel 63Sn-29.2Pb-6Zn-1Ag-0.38Cu-0.42Bi solder alloy was prepared. The melting characteristic and microstructure of the solder were analyzed by differential scanning calorimetry and scanning electron microscope. Its spreading on the 6061 aluminum alloy was also studied. The results show that its melting temperature range is 456.34-463.68 K, and the temperature interval between the solidus and the liquidus is 6.34 K. The solder on 6061 aluminum alloy had better wetting characteristics. A precursor film appears ahead of the spreading droplet. The microstructure at the interface between the solder and the 6061 aluminum alloy was analyzed. It was clear that the intermetallic compound, Ag₂Al phase, was formed at the interface between the solder and the 6061 aluminum alloy.     

Bi对Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料熔点及润湿性能的影响

研究了添加适量的Bi元素对低银型Sn-0．3Ag-0．7Cu无铅钎料合金性能的影响,应用差示扫描量热仪和SAT-5100型润湿平衡仪对Sn-0．3Ag-0．7Cu·xBi（x=0.1,3,4．5）钎料的熔点、润湿性能作了对比试验分析。结果表明,一定量Bi元素的加入可以降低Sn-0．3Ag-0．7Cu钎料合金的熔点,并改善其润湿性能。但过多的Bi元素会导致钎料的液固相线温度差增大,塑性下降,造成焊点剥离缺陷。综合考虑得到Sn-0．3Ag-0．7Cu-3．0Bi无铅钎料具有最佳的综合性能。     

Fe粉对Sn-3Ag-0.5Cu复合钎料组织及性能的影响

通过在钎料中添加Fe粉颗粒,研究其对Sn-3Ag-0.5Cu复合无铅钎料的黏度、熔点、钎焊接头界面微观组织、与Cu基板之间的润湿性及焊点力学性能的影响。结果表明:微米级Fe粉的添加增加了复合钎料焊膏单位体积内焊粉的接触面积,使得焊膏内摩擦力增大,导致复合钎料焊膏的黏度增加;微米级Fe粉的添加对Sn-3Ag-0.5Cu钎料的熔化特性没有显著影响;钎焊时,由于重力偏聚及界面吸附作用,Fe粉颗粒集中沉积于Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu钎焊接头界面处靠近钎料一侧,由于增大液态钎料黏度而导致钎料与Cu板间的润湿性降低;与Sn-3Ag-0.5Cu/Cu相比,Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu界面处钎料一侧粗大的β-Sn枝晶区消失,取而代之的是细小的等轴晶。Sn-3Ag-0.5Cu-1%Fe/Cu的剪切强度为46 MPa,比Sn-3Ag-0.5Cu/Cu剪切强度提高39%;靠近界面金属间化合物处钎料基体的显微硬度提高约25%。     

Sn-Ag-Cu-In无铅钎料润湿性能及显微组织

在Sn-1.2Ag-0.6Cu合金中添加0～1.0%的In元素,研究了Sn-Ag-Cu-In无铅钎料的熔化温度、润湿性能及显微组织.结果表明,添加In元素对钎料的熔化温度有一定的降低作用,在相同的试验温度下,含铟钎料粘度更低,流动性更强,钎料的润湿性能随之改善.低银Sn-Ag-Cu钎料在空气中的润湿时间在260℃才达到...     

Effect of Nd and La on surface tension and wettability of Sn-8Zn-3Bi solders

Maximum bubble pressure measurement was employed to evaluate surface tension of Sn-8Zn-3Bi- （0-0.15）Nd and Sn-8Zn-3Bi-（0 -0. 15）La solder melts. Wetting balance method was used to measure wetting force and wetting time on Cu substrate of the two group solders. The experimental results show that minute amount of Nd or La addition to Sn-8Zn-3Bi solder causes significant decrease of the surface tension of the solder melts at 200 - 240 ℃ and Nd addition is more effective on reduction of surface tension than that of La. Nd or La addition has the effect on enhancing the wetting force of the solder melts on Cu substrate, which results from the de- crease of interracial tension between the solder melt and Cu substrate. The wetting force reaches the maximum when 0.1% Nd is added to the base alloy. The contact angle between Sn-8Zn-3Bi base solders and Cu substrate decreases with the addition of Nd or La and the minimum of the contact angle is obtained from the solder with 0.1% Nd addition.