Ag含量对Sn-20Bi-0.7Cu焊料中金属间化合物形成与生长的影响

研究了Sn-20Bi-0.7Cu-xAg焊料凝固和时效过程中的物相生长动力学。通过实验和数值分析相结合分析了Ag含量和时效条件对界面结构和生长的影响,实验中对Sn-20Bi-0.7Cu分别添加了质量分数0.1%、0.4%、0.7%、1.0%、1.5%的Ag。为验证焊接接头的服役可靠性,在85℃和85%的湿度条件下,将接头放置0、10、30、50、100、200和500 h。采用扫描电镜等设备分析时效过程中界面化合物的形貌、厚度和分布,分析了β-Sn的形核界面和取向。结果表明,焊料中Ag含量的增加可以抑制界面Cu₆Sn₅层的生长,等温时效期间金属间化合物(Cu₆Sn₅+Cu₃Sn)的生长为扩散控制机制。焊接时形成的扇贝状表面在时效时消失,这表明在垂直于界面方向上的生长机制变为稳定性增长,说明Ag₃Sn有效降低了Cu₆Sn₅的生长动力。     

四元系SnBiAgSb焊接材料合金组织与性能研究

以纯度为99.95%的锡球、铋锭、银锭、锑粒为原料,采用熔炼和浇铸法制备四元系SnBiAgSb焊接材料合金,利用XRD衍射仪,金相显微镜,热分析仪,可焊性测试仪检测Sb对合金熔点、润湿性、密度的影响,并确定Sb的适宜添加量.结果表明,Sb的加入不会影响合金的熔点与密度,会使润湿性稍有降低,当Sb的含量为1.5%时,润湿性较好,最佳配方为Sn Bi38Ag0.7Sb1.5.     

Ce含量对SnAg0.1Cu0.7无铅焊料合金性能的影响

在SnAg0.1Cu0.7无铅焊料合金的基础上,添加Ce元素,研究Ce元素含量对合金微观组织、熔化特性、润湿性和拉伸性能的影响。将纯锡和中间合金SnCu10、SnAg3、SnCe1.8按质量比在270 ℃熔化,保温20 min ,搅拌均匀后冷却(反复熔炼3次),制备成SnAg0.1Cu0.7CeX(X = 0%、0.01%、0.05%、0.1%、0.2%) 焊料合金。通过光学显微镜(OM)观察焊料合金的微观组织,通过差示扫描量热分析仪( DSC) 表征焊料合金熔化特性,通过可焊性测试仪表征焊料的润湿性,采用万能材料试验机测试焊料合金的拉伸性能。结果表明：微量的Ce 可细化组织,在Ce 含量为0. 01%时,组织最为细化均匀；液相线温度随着Ce含量的增加先减小后增大,在Ce含量为0.01%时最小；随着Ce含量的增加t_a先减小后增大,Fmax呈下降趋势,在Ce含量为0.01%时,合金综合润湿性能最佳；Ce含量为0.05%时,抗拉强度最大。     

Ge对Sn-Bi-Ag焊料合金性能的影响

采用熔炼和浇铸法制备试样,利用XRD衍射仪、金相显微镜、差热分析仪、可焊性测试仪、静态抗氧化法和排水法测试了Ge对Sn-38Bi-0.7Ag物相、组织、熔点、可焊性、抗氧化性和密度的影响.结果表明:Ge的加入使Bi相体积分数增加,晶粒变细;随着Ge的加入,合金熔点不变,密度、可焊性稍有降低,随着Ge含量的增多,这种影响变得不明显;Ge的加入使合金抗氧化性先增大后减少,确定Ge的适宜添加量为0.007%.     

气氛可控热喷涂舱的研制

在此设计并制造了一种气氛可控热喷涂舱.利用设计的法兰连接,将电孤喷涂枪和等离子喷涂枪同时连接到喷涂舱上.这样可以单独或同时对试件进行交替或分层喷涂.利用气氛可控热喷涂方法,除了可以制备致密而又极少氧化的复合涂层外,还可以制备具有反应性成分的特殊金属涂层以及某些硬质涂层.同时,该种方法为航天、航空、能源、生物医学以及其它许多领域提供特殊性能的涂层,还可以作为一种新型复合材料开发的工具.     

锡箔粗轧1道次轧件疲劳损伤的数值模拟

基于塑性成形CAE技术,模拟研究了锡热轧过程中的疲劳损伤变化,分析了其粗轧第1道次轧制中疲劳损伤因子的分布。采用有限元分析软件DEFORM-3D对锡箔轧制进行了模拟,通过正交试验得到了最优方案。结果表明,锡粗轧第1道次轧制的疲劳损伤主要累积在轧件边部;压下量和轧制速度是影响疲劳损伤的主要因素;疲劳损伤因子随着压下量和轧制速度的增加而增大。锡箔粗轧第1道次的优化工艺参数:压下量为3.5mm,轧辊温度为60℃,轧件温度为100℃,轧制速度为60m/min。疲劳损伤随着轧制的进行逐渐增大,在进入轧机后0.06s达到最大值,此后不再发生变化。     

不同长径比银纳米线对焊料金属间化合物形貌及厚度的影响

为提高汽车电子焊料的可靠性,研究了添加一维纳米线对焊料金属间化合物(IMCs)形貌及厚度的影响。本次实验通过添加不同长径比的银纳米线,制备Sn-3.0Ag-0.5Cu-xAgNWs复合焊点。采用扫描电子显微镜(SEM)观察银纳米线的形貌,采用金相显微镜观察焊点的显微组织。实验结果表明：PVP与硝酸银摩尔比6.0时合成的银纳米线长径比和均匀性更好,d=30nm,L=4~20μm；随着时效时间的延长,Cu6Sn5 IMCs 出现平直化现象；添加银纳米线可以抑制Cu6Sn5 IMCs的生长,抑制作用随着银纳米线长径比增大而减弱,d=80nm,L=4~23μm时抑制效果最好。这是由于Ag原子和Sn原子的化学亲和力高于Sn原子和Cu原子的化学亲和力,添加银纳米线,Ag原子浓度增加,生成更多的Ag3Sn IMCs抑制Cu6Sn5 IMCs的生长,银纳米线长径比增大容易发生团聚、打结,扩散速率减慢,抑制作用减弱。     

可控气氛热喷涂沉积层的成分及组织分析

为了制备结合强度更高、更加致密的沉积层，采用可控气氛热喷涂方法来取代常规喷涂方法，避免了常规喷涂时材料极易被氧化的问题，使制得的沉积层更加致密，结合强度更高.选取几种材料，并对它们分别进行了可控气氛喷涂及常规喷涂，对所得的沉积层进行成分及组织分析，将可控气氛喷涂方法制得的沉积层与常规方法制得的沉积层进行研究对比，分析可控气氛热喷涂方法的可行性.实验证明，采用可控气氛喷涂方法可以明显改善常规喷涂时的氧化物问题，从而提高了沉积层的结合强度.     

低银系无铅焊料合金界面结构研究

电子锡焊料合金的焊接界面的金属间化合物具有硬而脆的特性,在应力影响下易产生裂纹,进而引发断裂失效.研究界面金属间化合物层的结构、形貌和服役条件下的变化,对提高焊料合金的可靠性具有重要意义.采用实验和数值计算的方法,研究Sn0.1 Ag0.7 Cu、Sn0.3 Ag0.7 Cu、Sn0.5 Ag0.7 Cu、Sn0.8 Ag0.7 Cu、Sn1.0 Ag0.7 Cu焊料合金的金属间化合物结构和形貌,并进行了室温和高温高湿条件下的老化试验,研究界面形貌,厚度变化.研究表明:焊接完成后的界面形貌不平滑,部分金属间化合物异常长大,经过高温高湿试验后,焊接界面变得比较均匀、平滑;随着Ag含量的升高,界面的生长活化能呈先升高后降低,当Ag含量为0.3％时,具有最大的活化能78.9 kJ/mol,界面金属间化合物较为稳定,服役可靠性较高.     

第二相粒子改善Sn-Bi无铅焊料性能的研究现状

Sn-Bi焊料是目前较有潜力的低温焊料,其优异的各项性能使其广泛应用于低温焊接领域,但Sn-Bi系焊料具有易偏析、脆性大,且在服役过程中易出现相粗化以及Bi相富集,限制了其发展与应用.为克服这些弊端,国内外采用了添加第二相颗粒的方法来改善性能.通过阐述合金元素、氧化物颗粒以及碳纳米结构材料对Sn-Bi钎料熔化特性、润湿性、显微组织、界面组织及力学性能方面的影响,探讨了钎料改性工作的研究成果,简述了研究过程中存在的问题,展望了Sn-Bi系无铅焊料未来发展方向,为新型无铅焊料研发提供理论基础.