Sn-Cu系无铅钎料微合金化研究进展

电子产品绿色化的需求促进了电子组装中钎料合金的无铅化发展。目前,Sn-Cu系钎料以优良的综合性能和较低的成本成为最具使用前景的无铅钎料之一。但是Sn-Cu系钎料的熔点较高,在Cu基上的铺展性和钎焊性也较Sn-Pb钎料差,这在很大程度上限制了其应用。通过添加多种合金元素可改善Sn-Cu合金的微观组织和焊接性能。本文首先系统地综述了合金元素对Sn-Cu系无铅钎料微观组织、润湿性、力学性能等的影响,然后指出Sn-Cu系无铅钎料存在的问题。最后,对Sn-Cu系无铅钎料的发展方向和前景进行了展望。     

机械合金化制备Ag-Cu-Sn钎料的组织和热稳定性

研究了机械合金化制备Ag-Cu-Sn三元体系形成过饱和固溶体的可能性,并对所得到的非平衡球磨产物的组织结构、热稳定性及其铺展重熔后的金相组织进行了表征。结果表明,通过控制球磨工艺和第三组元含量,可得到以过饱和固溶体为主要组成相的钎料合金粉,减少或细化脆性金属间化合物相。真空退火时,富银固溶体相较稳定,富铜固溶体相易于分解生成Cu_3Sn,银锡化合物可分解形成Ag基固溶体和富锡相,铜锡化合物的分解产物则为多种中间相,随退火温度的升高,转变顺序逐渐向铜锡原子比例增大的方向进行。以过饱和固溶体为主要组成相的钎料合金粉在重熔后虽然仍存在金属间化合物相,但金相组织明显细化。     

机械合金化法制备Ag-Cu基中温合金钎料工艺研究

为研究机械合金化法制备Ag-Cu中温合金钎料的工艺过程,系统分析了球磨工艺参数对合金焊粉粒度及形貌演变的影响,确定了机械合金化制备球磨焊粉的优化工艺参数.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和差示扫描量热分析仪(DSC)等分析手段,对合金化过程中物相变化、微观结构及熔化特性进行了表征,并在此基础上进行了Ag-Cu基三元和四元焊粉机械合金化的研究.结果表明:Ag-Cu系合金焊粉经优化工艺(球料比20∶1,转速400 r/min,无水乙醇作为工艺控制剂,球磨40 h)球磨后,合金化完全,以过饱和固溶体为基体相;不同组元的添加对于焊粉尺寸形貌和相结构的影响不同.Ag-Cu-10Sn粉末在球磨40 h后生成了以亚稳态的过饱和固溶体Ag(Cu)为主要组成相的合金粉,其金相组织细小均匀,与不锈钢基板之间形成过渡层,有利于增加接头强度.这表明,通过控制球磨工艺和多组元的添加,可改变合金粉末的形貌和相结构,能得到过饱和固溶体为主要组成相的钎料合金,有利于改善钎料的性能.     

电子微连接高温无铅钎料的研究进展

基于环保的压力和人类健康的需求,电子产品微连接材料采用无铅钎料代替传统含铅钎料已是必然趋势。总结了新型无铅高温钎料的基本要求,重点评述了Bi基合金、Au基合金、Zn基合金和Sn-Sb基合金等几类钎料国内外研究现状,指出通过多元合金相图计算、合金化、材料复合化的方式开发成本、工艺性能均能与含铅钎料相媲美的无铅高温钎料。     

电子组装用无铅钎料的研究进展

随着电子组装技术的发展和人们对环境日益关注,研制和开发无毒高性能的无铅钎料替代传统的Sn Pb钎料成为热点。本文综述了无铅钎料使用的必然性和近年来国内外对无铅钎料研究的新进展,并介绍了今后可能的发展趋势。     

合金化元素对Sn-Zn钎料性能的影响

Sn-Zn无铅钎料因其低廉的成本、适合的熔点和良好的机械性能而受到众多研究者的高度关注.综述了Sn-Zn基无铅钎料的研究现状与存在的关键技术问题,分析了添加Bi、Ag、Cu、Al及稀土Re对Sn-Zn钎料熔点、润湿性、力学性能、抗氧化腐蚀及接头组织的影响,指出必须同时进行钎料的合金化、新型钎荆及改进钎焊工艺的研究,才能完成Sn-Zn基无铅钎科的工业实用化.     

无铅钎料的研究与开发

由于现行的Ｓｎ－Ｐｂ合金钎料中铅是有毒的，因此研究开发无铅软钎料是我国电子材料行业所面临的新课题。     

航空航天领域常用高温钎料研究现状

近年来随着航空航天工业的发展,各类飞行器核心功能部件面临着使役环境愈发极端化的问题。超高速、高温等服役环境对各类零部件的整体性能提出了更高的要求,因此针对航空航天领域用高温钎料的研究尤为重要。在航空航天领域常用的高温钎料包括镍基钎料、钴基钎料、钛基钎料、锰基钎料、贵金属钎料和高熵钎料等,通常应用于不锈钢、高温合金、钛合金以及新型陶瓷材料等的钎焊连接。主要针对在航空航天领域中常用的几种高温钎料,对钎料的元素组成和特性进行总结,对钎料的成形特点和工艺进行介绍,对研究和应用现状进行分析,并对航空航天领域的钎料与钎焊技术提出建议与展望,以期为提升钎焊技术在航空航天领域的应用价值提供参考和指导。     

镍基高温粘带钎料

目前,在航空发动机的高温合金和不锈钢的钎焊中,常用的高温钎料为Ni-Cr-Si-B系合金,因为它有良好的高温综合性能。但是由于Si和B的含量较高,使得这种钎料很脆,无法轧制变形.起初只能以粉状或膏状使用。近来为使用方便,出现了粘带钎料。     

优质节锡钎料的研制

通过正交试验，研制出一种优质节锡钎料，其性能指标与ＨＬＳｎ６０Ｐｂ４０高锡钎料相当。该钎料大大降低了成本，具有明显的经济效益。     

机械振动对钎料润湿性的影响

钎料在钎焊金属上的润滑性在一定程度上表示它能否致密地填满钎缝的能力,本文 一套适于钎焊的机械振动系统,并测试了其传振性能,在此基础上初步研究了振地钎料润湿性的影响。     

纳米材料增强复合钎料的研究进展

综合评述了纳米材料增强复合钎料的研究与应用现状。首先介绍了纳米材料增强复合钎料的制备方法,讨论了机械混合法与原位合成法的工艺及特点,然后分别从金属颗粒、氧化物或其他化合物及碳纳米材料3个方面来介绍纳米材料对复合钎料微观组织及性能的影响。重点指出了具有优异性能的碳纳米管与石墨烯材料增强复合钎料的研究进展,并对其发展趋势进行分析和展望。     

BNi82CrSiB钎料真空钎焊FeCrAl合金接头界面组织

采用BNi82CrSiB带状钎料在1070℃/10min工艺条件下对FeCrAl合金箔带制成的多孔圆形器件进行了真空钎焊实验,并对钎焊接头界面组织和相组成进行了分析。实验结果表明:多孔圆形器件焊后表面无宏观缺陷,钎焊接头致密完整,试样中99%(总共约有8000个)的钎焊接头实现连接。钎缝组织由-γNi基固溶体、金属间化合物和共晶组织构成。钎缝中物相有-γNi,FeNi3,AlNi3,CrB,Ni17Si3。钎焊接头中含有较多的硼化物相。     

镍基钎料钎焊GH586高温合金

采用非晶箔状BNi82CrSiB和BNi81CrB钎料以不同的保温时间进行钎焊实验,对钎焊接头进行了力学性能测试。利用扫描电镜和能谱分析对钎焊接头微观组织和断口进行观察和分析。结果表明,在钎焊温度下延长钎焊时间(60min)能够促进钎缝与扩散层的元素均匀分布,提高钎焊接头的室温和高温(930℃)拉伸性能。通过调整钎料合金成分,提高了钎焊接头的拉伸性能,高温拉伸性能提高22.5%。接头断裂发生在近缝区基体一侧,断裂形式主要为沿晶断裂。同时讨论了Si,B等元素对钎焊接头的组织和性能的影响。     

Ni－Cr－Co－B钎料钎焊K3合金接头组织研究

采用金相分析、电子探针及Ｘ射线衍射等试验手段确定了Ｎｉ－Ｃｒ－Ｃｏ－Ｂ钎料及其钎焊的Ｋ３合金接头的相组成，研究了钎焊工艺参数和焊后扩散热处理对这类接头组织的影响，并与ＢＮｉ－ｌａ钎料钎焊的Ｋ３合金接头进行了对比。对采用Ｎｉ－Ｃｒ－Ｃｏ－Ｂ钎料和ＢＮｉ－ｌａ钎料钎焊的Ｋ３合金接头室温冲击韧性进行了对比评定。     

超声振动与激光加热耦合条件下Al基钎料在TiNi形状记忆合金表面润湿铺展行为

采用一种超声辅助激光钎焊的方法,对低熔点的Al基钎料在TiNi形状记忆合金合金表面进行了润湿性实验。研究结果表明:随超声时间增加,钎料铺展面积先增大后减少,润湿角先减小后增大。钎料润湿前沿存在Al2Si,Al3Si,AlSi等相,钎料熔滴中心靠近界面处,AlSi和AlSiTi相的晶粒尺寸及其中Si元素的含量均随超声时间增加而逐渐增大;随着激光功率的降低,钎料铺展面积逐渐降低,润湿角逐渐增大,在钎料熔滴中心靠近界面处生长出宽度小于10μm的AlSi(Ti,Ni)金属间化合物。当超声振动时间为1.0s,激光功率470W,母材表面粗糙度为0.03μm时,实验获得的最大铺展面积为106.45mm2,最小润湿角为16°。     

钎焊过程原位合成Al-Si-Cu合金及接头性能

Al-Si-Cu基钎料熔点低、强度高,非常适用于铝合金的钎焊。但位于三元共晶成分点附近的Al-Si-Cu合金由于含有大量的CuAl2脆性金属间化合物,无法采用常规塑性加工方法成形,因此限制了其使用范围。为克服上述不足,设计一种使用AlSi-CuAl复合焊丝在钎焊过程中原位合成Al-Si-Cu钎料的方法,并对其钎焊接头组织与性能进行研究。结果表明:采用的复合焊丝外层为AlSi合金,内层为CuAl合金粉,两者熔点接近。复合钎料的加工性能远优于同成分的Al-Si-Cu钎料。使用复合焊丝感应钎焊3A21铝合金,钎焊过程中两种合金几乎同时熔化,经瞬间保温后可充分熔合并形成Al-Si-Cu钎料,获得成分均匀、界面结合良好的钎缝,钎焊接头抗剪强度高于采用常规Al-Si-Cu钎料钎焊的接头抗剪强度。     

高体积比SiCp/6063Al复合材料的铝基钎料制备及钎焊工艺研究

采用快速甩带技术制备了(Al-10Si-20Cu-0.05Ce)-1Ti(质量分数/％)急冷箔状钎料,并对60％体积分数的SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊实验,然后对钎料及接头的显微组织与性能进行测定和分析.结果表明,急冷钎料的微观组织细小、成分均匀,厚80～90μm,主要包含Al、CuAl2、Si和Al2Ti等相.当升高钎焊温度(T/℃)或延长保温时间(t/min),SiCp/钎料界面的润湿性改善,6063Al基体/钎料间互扩散和溶解作用增强,接头连接质量逐渐提高.当T=590℃、t=30 min时,接头抗剪强度达到112.6MPa;当T=590℃、t=50 min时,少量小尺寸SiCp因液态钎料排挤而分散于钎缝,因加工硬化而使接头强度递增7.3％.然而,当T≥595℃、t≥60 min时,SiCp偏聚于钎缝,导致接头组织恶化,且剪切断裂以脆性断裂为主.综合考虑钎焊成本与接头强度使用要求,确定最佳钎焊工艺为590℃、30 min.     

高体积比SiCp/6063Al复合材料的铝基钎料制备及钎焊工艺研究

采用快速甩带技术制备了(Al-10Si-20Cu-0.05Ce)-1Ti(质量分数/%)急冷箔状钎料,并对60%体积分数的SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊实验,然后对钎料及接头的显微组织与性能进行测定和分析。结果表明,急冷钎料的微观组织细小、成分均匀,厚80~90μm,主要包含Al、CuAl2、Si和Al2Ti等相。当升高钎焊温度(T/℃)或延长保温时间(t/min),SiCp/钎料界面的润湿性改善,6063Al基体/钎料间互扩散和溶解作用增强,接头连接质量逐渐提高。当T=590℃、t=30min时,接头抗剪强度达到112.6 MPa;当T=590℃、t=50min时,少量小尺寸SiCp因液态钎料排挤而分散于钎缝,因加工硬化而使接头强度递增7.3%。然而,当T≥595℃、t≥60min时,SiCp偏聚于钎缝,导致接头组织恶化,且剪切断裂以脆性断裂为主。综合考虑钎焊成本与接头强度使用要求,确定最佳钎焊工艺为590℃、30min。