Au-20Sn贵金属钎料箔材的制备及性能研究

采用多层复合及扩散合金化工艺制备Au-20Sn贵金属钎料箔材,研究箔材的化学成分、熔化特性、力学性能、物相组成、组织形貌和微区成分,并采用真空钎焊工艺对所制备钎料箔材的钎焊性能进行研究。结果表明,采用多层复合及扩散合金化工艺制备的Au-20Sn钎料箔材脆性明显改善,能够在室温下冷冲裁加工成特定尺寸的预成型焊片;钎料箔材的化学成分和杂质含量符合设计要求,显微组织由连续且均匀分布的(Au Sn)和(Au₅Sn)两相组成;钎料熔程仅为3.1℃,在铜基材上润湿性和铺展性良好,钎焊铜接头力学性能较好。     

AgCuSn-Ag-AgCuSn复合钎料的组织及性能

采用特殊工艺制备出了厚度为60μm的AgCuSn-Ag-AgCuSn复合钎料箔带,并利用金相显微镜、电子扫描显微镜及能谱仪、热重分析仪对钎料显微组织、各相的成分以及钎料的熔化特征进行了分析;结果表明钎料的断面呈三明治状叠层结构,熔化温度为600~750℃。钎焊试验结果表明,该复合钎料具有良好的钎焊工艺性,钎焊铜搭接头平均抗拉强度为20.5MPa。     

TC4钛合金/304不锈钢异种材料蜂窝结构钎焊工艺

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni和Ag-28Cu两种钎料分别对TC4钛合金面板/304不锈钢蜂窝芯异种材料蜂窝结构进行了钎焊,对钎焊界面组织和蜂窝结构的力学性能进行了对比分析. 结果表明,Ti基钎料与304不锈钢蜂窝芯箔材界面润湿反应性能较差且Ti基钎料钎缝显微硬度较高,导致钎焊界面强度低,蜂窝拉伸力学性能差. Ag基钎料与304不锈钢蜂窝芯箔材和TC4面板均发生显著的界面反应,钎焊温度830 ℃,保温时间10 min时,蜂窝抗拉强度为10.35 MPa,呈蜂窝芯破坏特征. Ag基钎料蜂窝抗拉强度明显优于Ti基钎料结果,适用于TC4钛合金面板/304不锈钢蜂窝芯异种材料蜂窝钎焊.     

AuSn钎料及AuSn/Ni焊点的组织性能研究

分别采用叠轧-合金化法和回流焊技术制备AuSn箔材钎料和AuSn/Ni焊点,用扫描电子显微镜及电子万能试验机研究钎焊时间对AuSn/Ni界面组织及焊点剪切性能的影响。结果表明:采用叠轧-合金化法制备的AuSn钎料的熔点和化学成分都接近Au-20Sn共晶钎料。Ni/AuSn/Ni焊点在330℃钎焊30s时形成良好的层状ζ-(Au,Ni)5Sn+δ-(Au,Ni)Sn共晶组织;钎焊60s时,AuSn/Ni界面产生薄而平直的(Ni,Au)3Sn2金属间化合物(IMC)层和针状(Ni,Au)3Sn2化合物;随着钎焊时间继续延长,(Ni,Au)3Sn2IMC层厚度明显增加,针状(Ni,Au)3Sn2化合物异常长大。同时,随着钎焊时间延长Ni/AuSn/Ni钎焊接头的剪切强度先增加后减小,钎焊90s时的剪切强度达到最高12.49MPa。     

新型中温金基钎料研究

研究了一种微电子器件高温封装用Au-In共晶型中温金基钎料合金,钎料由77%~75%Au和23%~25%In(质量分数)构成,规格为0.03~0.10?,钎料箔带材是采用多层叠加轧制方法制造的。实验结果表明,在保护气氛下,500~520℃无钎剂钎焊,钎料对镀金可伐合金和无氧铜、纯镍、纯银等多种母材具有优良的漫流性和间隙填充性,钎焊接头牢固、钎料箔带材塑性高,应用工艺性能良好。     

新型Cu基非晶态钎料的设计与性能研究

通过二元共晶成分比例法和单辊旋淬技术设计和制备了新型Cu基薄带状钎料,通过X射线衍射、扫描电镜观察对该钎料的显微组织进行了分析,结果表明,该钎料为完全非晶态结构。采用该钎料对Ti合金进行钎焊,并对钎焊接头进行了显微组织和力学性能分析,结果表明,接头的力学性能良好,接头力学性能的高低与接头反应层厚度有关。     

非晶态镍基钎料箔润湿成缝特征及其对钎焊接头形态的影响

通过分析控制非晶态镍基钎料箔用量的钎焊试验结果,对非晶态镍基钎料箔的润湿成缝特征及钎焊接头形态进行了研究.结果表明,即使在钎料不足的情形下,钎料残余层也始终存在,在熔融钎料同母材的相互作用下,钎料残余层/母材界面向母材一侧发生迁移;钎料残余层厚度随钎料量的增加而增大,但界面迁移深度与钎料箔大小无关.熔融钎料成缝行为遵循能量最低原理,其受自身重力、粘滞力和表面张力引起的附加压力共同作用,流动成缝时具有粘性流体的特征,贴近母材表面的边界层流速趋缓,母材向熔融钎料中的溶解则进一步降低了其流动性,最终凝固形成钎料残余层.     

钨铜/铍青铜异质钎焊界面组织与性能

采用BAg56CuZnSn,BAg50ZnCdCuNi和BAg49ZnCuMnNi银钎料实施了钨铜合金/铍青铜异质材料接头的感应钎焊连接,研究了其钎焊界面组织与力学性能.结果表明,3种银钎料均能获得完好界面钎焊接头,钎料与钨铜和铍青铜形成较好冶金结合.钎料与铍青铜界面冶金结合充分,形成明显互扩散区.钎料与钨铜钎焊界面清晰,且钎料向钨铜近界面区域形成明显扩散渗入现象.强度测试表明,BAg49ZnCuMnNi钎焊接头强度最高,达到250 MPa,接头断裂均发生在钨铜侧钎焊界面.分析表明,钎料向钨铜渗入明显促进界面结合,钎料中添加镍,由于镍与钨的扩散互溶进一步提高界面冶金结合,Mn元素添加明显细化钎缝晶粒,接头强度显著提升.     

金锡合金钎料焊膏与箔材钎焊性能对比研究

研究和比较了自制金锡合金焊膏与金锡合金箔材的相关性能。实验结果表明:金锡合金钎料焊膏的铺展性及润湿性优于箔材钎料;接头的显微组织和结构基本相同;在大气条件下,焊膏的钎焊性能比箔材钎料好;焊膏的剪切强度略低于箔材钎料。     

升温速率对复合钎料显微组织和力学性能的影响

不同的钎焊工艺条件会对复合钎料中增强相颗粒（如Ni,Ag,Cu等金属颗粒）周围金属间化合物的形貌和尺寸产生影响,而增强相颗粒周围金属间化合物的尺寸又会对复合钎料的力学性能产生影响。在共晶Sn-3．5Ag钎料中外加微米级铜颗粒制成复合钎料,研究了不同的升温速率对复合钎料内部颗粒显微组织和力学性能的影响。结果表明,复合钎料中铜增强颗粒周围存在着厚度不均的金属间化合物层,不同的升温速率对这层金属间化合物的形貌基本没有影响,只会对其厚度尺寸有影响。此外,建立了不同升温速率与铜颗粒增强的Sn-Ag基复合钎料增强颗粒周围金属间化合物尺寸和力学性能的关系。     

Influence of copper on amorphous nickel based brazing alloy

Abstract

Brazing of stainless steel using nickel based alloys has sometimes been avoided, in spite of its various advantages, because it is a somewhat unreliable process in terms of the mechanical characteristics and corrosion resistance of the brazed joints. Addition of copper to amorphous Ni–Cr–B–Si brazing alloys has been shown to be a promising method of improving the performance of joints. Because copper can form a solid solution with nickel at any concentration, addition of copper has a great effect on the microstructures of the nickel based filler metal and braze seam, by improving the volume ratio of nickel based solid solution to the embrittled intermetallic compounds. As a result, a significant increase in the critical brazing clearance (CBC) was obtained in the present work. Furthermore, copper might increase the electrode potential of nickel based solid solution, so that addition of copper could improve the corrosion resistance of the brazed joints. The results show that an appropriate copper addition to the present Ni–Cr–B–Si group amorphous brazing foil provides an effective method of overcoming the weaknesses of joints brazed using conventional nickel based filler metals, such as low value of CBC and low corrosion resistance.     

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.     

低熔合金粉末对药芯银钎料钎焊过程的影响

为克服高锡含量的AgCuZnSn钎料因脆性大而难以加工成形的问题,借鉴药芯焊丝的理念,设计了添加CuSn合金粉粉芯的复合药芯银钎料,研究了粉芯中添加质量分数30%～70%Cu60Sn40合金粉对药芯银钎料的润湿性、紫铜/Q235钢钎焊接头组织、界面显微硬度及抗拉强度的影响。结果表明,钎焊过程中芯部CuSn合金粉和外层BAg30CuZnSn原位反应合成高锡含量的AgCuZnSn钎料,获得了成分均匀,结合良好的接头。随着药芯粉芯中合金粉含量的升高,复合药芯银钎料在紫铜板及Q235钢板上的润湿面积不断增大,Cu/Q235钢钎焊接头显微硬度不断升高,抗拉强度呈现先升高后降低的趋势。当药芯粉芯中CuSn合金粉的质量分数为30%时,Cu/Q235钢钎焊接头的抗拉强度取得最大值(198.91 MPa),提高了23.4%。     

Al_2O_3弥散强化铜与CuCrZr合金的真空钎焊及热处理一体化工艺研究

采用Ag-Cu-Ti钎料对Al_2O_3弥散强化铜与CuCrZr合金进行真空钎焊,研究了钎焊温度和保温时间对钎焊接头组织和性能的影响,分析了经真空钎焊后直接淬火+时效处理对母材CuCrZr合金及接头性能的影响.结果表明,钎焊温度过低或保温时间过短,钎料与母材相互冶金作用较弱,接头性能较差;钎焊温度过高或保温时间过长,钎料向弥散铜中毛细渗入严重,焊缝中出现孔洞,接头强度也下降.经过随后的时效处理可以部分恢复母材CuCrZr合金的性能.     

镓对AgCuZn钎料组织和性能的影响

研究了不同镓含量银钎料的熔化温度、铺展性能、钎缝力学性能以及钎料的显微组织变化规律.结果表明,随银钎料中Ga元素含量的增加,钎料的熔化温度降低,铺展性能改善,且显微组织有明显改变.分别以紫铜、黄铜为母材,采用火焰钎焊方法,采用对接和搭接接头形式进行钎焊,研究了钎焊接头的力学性能.除黄铜对接外,其它形式的接头断裂位置均在母材上,说明含镓银钎料的力学性能优良;对于黄铜对接接头来说,钎焊接头的抗拉强度随银钎料中镓含量的增加而逐渐增大,当镓含量为3%时,钎料的综合性能最好.     

YG8硬质合金与0Cr13不锈钢的真空钎焊

采用CuMnCo钎料,对YG8硬质合金和0Cr13不锈钢进行真空钎焊工艺研究.铺展试验表明,CuMnCo钎料对两种母材具有良好的润湿性.通过三点弯曲试验、SEM及EDS观察分析,研究了真空钎焊钎焊温度、钎缝间隙对钎缝组织、元素分布及接头力学性能的影响.结果显示:钎焊温度为1070℃,钎缝间隙为0.20mm时得到了具有抗弯强度约为445MPa的最佳钎焊接头,其钎缝中心区组织为均匀的Cu-Mn基固溶体,并在两个界面反应区产生了适量Fe-Co基同溶体.     

腐蚀对复合银钎料的影响

采用恒温浸泡腐蚀、电化学腐蚀、润湿铺展测试和扫描电子显微镜(SEM)、万能力学试验机等手段研究了复合银钎料中钎剂与钎料合金的腐蚀及钎料腐蚀对钎焊性能的影响。结果表明,银钎料处于含水钎剂环境中,会被钎剂腐蚀。在钎料中加入1.5%~2.5%的Sn,缩小了Ag-Cu-Zn合金中Ag-Zn相与Cu-Zn相之间的电位差,降低了两相之间的微电池效应,Sn细化Ag-Cu-Zn钎料中的共晶相,降低银钎料发生腐蚀的敏感性;用被腐蚀的银钎料钎焊钢,钎焊接头抗拉强度损失,在钎料中添加Sn可抑制损失程度。     

Effects of Ga and In on the properties of cadmium-free Ag-Cu-Zn filler metal

Melting temperature,spreadability,mechanical properties and the microstructures of joints brazed with silver-base filler metals including different amounts of Ga and/or In were studied respectively in this paper,and the results show that the melting temperature of the silver-base filler metals is decreased,spreadability of the silver-base filler metals is improved,and the microstructures of silver-base filler metals are refined obviously with the addition of Ga and/or In.Using copper and brass plates as base metal and brazing with flame method,the mechanical properties of the lap-joint and butt joint were also examined and analyzed respectively,and the results indicate that the fracture position of two kinds of brazed joints occurred on the base metal,except for the lap-joint of brass,which shows better mechanical properties of the joints brazed with the silver-based filler metals including Ga.For the lap-joint of brass,the tensile strength gradually increased with the increase of Ga content,while the addition of In has little effect on mechanical properties.It is also found that the best comprehensive properties of cadmium-free Ag-Cu-Zn filler metals are obtained when Ga content is about 3.0 wt.% and In content is between 1.5 wt.% and 2.0 wt.%.     

BNi2+TiH2复合钎料钎焊C/C复合材料与GH99镍基高温合金

采用BNi2+TiH₂复合粉末钎料成功实现C/C复合材料与GH99镍基高温合金的钎焊,对焊后接头界面组织及力学性能进行了分析.结果表明,焊后接头典型界面结构为C/C复合材料/Cr₃C₂+MC+Ni(s,s)/MC+Ni(s,s)/Ni₃Si+Ni(s,s)/Cr₃C₂+MC+Ni(s,s)/GH99高温合金.钎料中加入TiH₂,可促进C/C复合材料母材的溶解,并在钎缝中部形成MC碳化物颗粒.随着TiH₂含量的增加,钎缝中部MC形态由细小弥散向大片状转变.当TiH₂含量为3%时,接头室温及800,1000℃高温抗剪强度最高,分别可达40,19及10 MPa,接头强度高于BNi2钎料钎焊接头强度,并可有效保证接头高温使用性能.     

AgCuTi-Al钎焊C_f/SiC与TC4接头分析

采用AgCuTi-Al混合粉末作为中间层,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料和钛合金,利用扫描电镜,能谱仪和X射线衍射对接头的微观组织结构进行分析,利用剪切试验测定接头的力学性能.结果表明,在钎焊过程中,钎料中的钛与Cf/SiC复合材料中的基体SiC,碳纤维发生反应,在Cf/SiC复合材料侧形成了TiC,T...