镀锡AgCuZnSn钎料熔化特性的热力学分析

以BAg50CuZn钎料为基材,采用电镀热扩散组合工艺制备了镀锡AgCuZnSn钎料。为了揭示镀锡银钎料的热力学特性,借助差示扫描量热仪(DSC)测定了镀锡银钎料的熔化温度,运用热分析动力学中的非等温微分法和积分法分析了镀锡银钎料的相变热力学特性,并利用金相显微镜和X射线衍射仪(XRD)对钎料熔化后润湿界面的显微组织和物相进行了分析。研究表明,随着Sn含量升高,在吸热峰镀锡银钎料由固态向液态转变的温度区间变窄,非等温微分法和积分法得到的钎料相变活化能均逐渐增大。在Sn含量为7.2%时,镀锡银钎料的相变活化能和指前因子最大,分别为555.56kJ/mol、1.41×10~(32),此时镀锡银钎料相变速率方程的表达式为:k=1.41×10~(32)exp(-5.56×10~5/RT)。7.2%Sn含量的镀锡银钎料在304不锈钢表面熔化后,润湿界面组织主要由Ag相、Cu相、CuZn相、Cu_5Zn_8相、Cu_(41)Sn_(11)相、Ag_3Sn相组成。     

Ga元素含量对银钎料组织及性能的影响

研究了Ga元素的添加对B17AgCuZnSn钎料固液相线温度、铺展性能、显微组织以及钎焊接头抗拉强度的影响规律. 采用火焰钎焊方法,得到H62黄铜与304不锈钢的对接接头. 结果表明,随着Ga元素含量的增加,B17AgCuZnSn钎料固液相线温度出现下降,在母材表面的铺展性能有所上升,B17AgCuZnSn-2Ga钎料铺展试验中出现“润湿环”现象. Ga元素的添加改善了银钎料的显微组织,当Ga元素质量分数为2%时B17AgCuZnSn钎料组织细小均匀. 此外,采用该系列钎料钎焊黄铜和不锈钢时,得到了致密无缺陷的钎焊接头,当B17AgCuZnSn钎料中Ga元素质量分数为2%时,钎焊接头的抗拉强度达到最大值387.2 MPa.     

Sn-2.5Ag-0.7Cu-XGe钎料显微组织与熔化特性

应用扫描电子显微镜和差式扫描量热仪研究了Sn-2.5Ag-0.7Cu-XGe系三个成分的无铅钎料.结果表明,该合金系的显微组织为鹅卵石状的初晶晶粒加上分散微细条状和小颗粒状的共晶组织.在钎料中添加0.5%或1.0%的Ge元素,显微组织的形貌没有改变,但其中的金属间化合物Ag3Sn和Cu6Sn5趋于细化,分布趋于均匀,Ag3 Sn相从长条状向细小针状转变.加入Ge元素后合金的熔化开始、熔化峰值和熔化结束温度都有所降低.同时Ge元素的加入使熔化曲线的吸热峰宽度变窄,熔化结束部分变长,但对熔化温度区间的影响较小.     

化学镀锡层对BAg35CuZnSn钎料润湿性的影响

将化学镀技术用于钎焊材料领域,以BAg35CuZnSn钎料为研究对象,在其表面化学镀覆金属锡层,研究化学镀施镀时间、加热温度、保温时间对BAg35CuZnSn钎料润湿性的影响。结果表明,微米锡化学镀层可改善AgCuZnSn钎料的润湿铺展性能;随着施镀时间延长,钎料的润湿铺展面积逐渐增大;随着加热温度升高,保温时间增加,BAg35CuZnSn钎料的润湿铺展面积先增大后减小。在施镀时间为10 min、加热温度为820℃、保温时间为35s时,BAg35CuZnSn钎料的润湿性较好,此时其润湿铺展面积为460mm~2。     

电镀锡银钎料的均匀腐蚀性和抗氧化性分析

为了评价电镀锡银钎料的腐蚀行为和抗氧化性,采用3.5% NaCl水溶液评价其均匀腐蚀性,利用失重法、扫描电镜(SEM)及能谱分析仪(EDS)对钎料的腐蚀速率、腐蚀形貌及腐蚀物相进行观察分析. 结果表明,Sn元素含量为2.4%时,电镀锡银钎料是全面腐蚀兼不均匀的局部点腐蚀,主要是富铜相、CuZn相及少量银相被腐蚀;当Sn元素含量为4.8%时,钎料为均匀面腐蚀,主要是银相、AgSn相、富铜相被腐蚀;当Sn元素含量升高至6.0%时,钎料为面腐蚀,主要是AgSn相、CuSn相、银相被腐蚀. 镀锡前BAg50CuZn基体钎料主要是点腐蚀,镀锡后钎料主要是均匀腐蚀,随着Sn元素含量升高其耐蚀性降低. 经60 ℃的3.5% NaCl水溶液腐蚀80 h后,电镀锡银钎料的腐蚀速率介于0.6～0.75 mm/y之间,其耐腐蚀等级为2级. 随着Sn元素含量升高,电镀锡银钎料的抗氧化性下降,但不影响其使用性能.     

化学镀锡钎料钎焊黄铜的接头组织和力学性能

采用化学镀方法在BAg45CuZn钎料表面镀覆微米锡层,并用镀锡银钎料以火焰钎焊工艺连接H62黄铜。借助金相显微镜、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别分析锡化学镀层、H62黄铜钎焊接头的显微组织和物相,并利用万能拉伸机和SEM表征钎焊接头的抗拉强度和断口形貌。结果表明,锡化学镀层结晶晶粒呈现明显的(110)、(210)择优取向,化学镀锡银钎料连接的接头中母材与钎缝结合紧密,接头组织中富Cu相减少,出现Cu_5Zn_8化合物相。随着基体钎料表面镀锡含量升高,钎焊接头的抗拉强度呈现先升高后降低趋势。在化学镀锡含量为6.0%(质量分数)时,钎焊接头的抗拉强度为353MPa。镀锡前后钎焊接头的拉伸断口均呈现韧性断裂。     

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。     

微量元素镓对AgCuZn钎料性能的影响

研究了微量添加元素对AgCuZn钎料的熔化温度和显微组织的影响.结果表明:在银钎料中添加镓等元素,可以显著地降低银钎料的熔化温度(固相线和液相线),特别是同时添加适量的Ga、In、Sn等元素,Ag-Cu-Zn钎料的熔化温度降低非常显著.研究发现,镓元素的添加对AgCuZn钎料的显微组织有显著的影响.不过,添加适量Ga、In、Sn等元素的同时,为使钎焊接头具有一定的强度和塑性,应尽可能地增多钎料中的共晶组织,同时减少脆性金属间化合物组织舍量.     

10Ag钎料化学成分的设计

以Ag10CuZnCd四元合金相图和合金的选择结晶原理为依据，设计了w(Ag)=9％～10％，w(Cd)=6．66％～9．8％，w(Zn)=31．29％～41．30％和w(Cu)=43．04％～48．91％配方，用DTA测定钎料的液相点783～795℃，用X射线衍射结构分析，未发现Cu5Zn8等脆性相，挤压后的丝料拉丝，单次过模量达0．05～0．10mm，满足生产要求。     

基于熵模型镀锡银钎料钎焊性能的定量表征

以BAg50CuZn钎料和BAg34CuZnSn钎料为基材,采用镀覆扩散组合工艺制备了两类镀锡银钎料,利用综合热分析仪、润湿试验炉、万能拉力试验机测定镀锡银钎料的熔化温度区间、润湿面积及钎焊接头抗拉强度,建立了钎料润湿熵和接头强度熵的数学模型,并与熔炼合金化制备的相同Sn含量的传统钎料进行对比. 结果表明,与相同Sn含量的传统钎料相比,镀锡银钎料的润湿熵值更小、强度熵值略高. 同等Sn含量条件下,镀锡银钎料和传统钎料润湿熵值的变化趋势,与对应钎料在316LN不锈钢表面的润湿面积随Sn含量的变化趋势基本一致,强度熵值的变化趋势与对应钎料钎焊316LN不锈钢接头的抗拉强度随Sn含量的变化趋势几乎吻合;润湿熵和强度熵的模型在一定程度上可定量预测镀锡银钎料的钎焊工艺性和接头力学性能.     

微米锡刷镀层对AgCuZnSn钎料性能的影响

以BAg34CuZnSn钎料为研究对象,在其表面刷镀微米锡层,利用SEM和XRD表征锡刷镀层的组织和结晶取向,采用差热分析仪(DSC)、润湿试验炉、万能拉伸试验机分析刷镀锡含量对钎料熔化温度、润湿性、抗拉强度的影响,并对刷镀锡后钎料的电阻率和断后伸长率进行了讨论. 结果表明,BAg34CuZnSn钎料表面微米锡刷镀层平整、致密,孔隙率小,结晶晶粒呈现明显的(200),(112)择优取向. 随着钎料表面刷镀锡含量升高,AgCuZnSn钎料的DSC吸热峰向左偏移、熔化温度逐渐降低,钎料润湿面积和断后伸长率呈上升趋势,而钎料的抗拉强度和电阻率逐渐下降. 在刷镀锡含量为2.0%时,钎料的润湿面积和断后伸长率最大,而钎料熔化温度、抗拉强度和电阻率最低.     

锡镀层对BAg50CuZn钎料性能的影响

以BAg50CuZn钎料为研究对象,在其表面电镀锡,借助扫描电镜(SEM)观察锡镀层的表面形貌,采用差热分析仪(differential scanning calorimetry,DSC)和润湿试验炉分析锡镀层对合金钎料熔化温度和润湿性能的影响,并对镀覆锡后合金钎料的成分进行了讨论.结果表明,随着钎料表面镀覆Sn元素含量增加,合金钎料的DSC吸热峰向左偏移、熔化温度降低,钎料的润湿铺展性能呈上升趋势.在镀覆Sn元素含量为4.8%(质量分数)时,合金钎料表面锡镀层平整、致密,钎料的铺展面积最大,为236 mm2.镀覆元素Sn后的钎料中,Ag,Cu,Zn元素含量均减少,元素含量降低幅度大小顺序依次为Cu,Ag,Zn.     

几种Ag基钎料钎焊NiTiNb形状记忆合金的接头组织及性能

采用AgCuInTi、AgCuTi和AgCuPd三种钎料对NiTiNb形状记忆合金进行真空钎焊,对应的钎焊温度分别为780℃、880℃和980℃,获得了冶金质量良好的接头。微观分析结果表明,三种接头的中心区域均生成了Ag基固溶体,在该固溶体区与NiTiNb母材之间生成了灰黑色扩散反应层,其中AgCuInTi和AgCuTi钎料对应接头的反应层中生成了(Cu,Ni)Ti化合物相,而AgCuPd钎料对应接头的反应层中生成了(Cu,Pd,Ni)-Ti相。测试三种钎料对应接头的室温抗拉强度,强度最高的是AgCuPd钎料对应接头,平均值达到593 MPa;其次为AgCuInTi钎料对应接头,抗拉强度为528 MPa;强度最低的是NiTiNb/AgCuTi/NiTiNb接头,平均值为459 MPa。保温时间对NiTiNb/AgCuInTi/NiTiNb接头微观组织及强度影响较小。分析接头断口发现,断裂主要发生在性能薄弱的(Cu,Ni)Ti相区或(Cu,Pd,Ni)-Ti相区。     

Cu-P钎料真空钎焊紫铜的钎焊后扩散及组织分析

钎焊后扩散处理能提高硬钎焊接头质量、消除接头缺陷,采用管–板接头设计研究了钎焊后扩散处理对Cu-P钎料真空钎焊紫铜接头组织性能的影响,利用电镜、能谱、拉脱等方法,研究了扩散处理对钎焊接头组织和性能的影响规律. 结果表明,钎缝接头组织主要由铜基固溶体和Cu-P二元共晶组织组成,钎焊后扩散处理使得钎缝中心界面宽度明显变窄,钎焊后扩散使得钎缝组织成分更加均匀,而微量P元素又可细化紫铜晶粒,减少Cu₃P脆性相生成,铜基固溶体增多,铜磷二元共晶逐渐减少;拉脱试验还发现经过扩散处理后接头抗拉强度由原来143 MPa上升至171 MPa,且接头脆硬倾向变小.     

硬钎料挤压的研究与应用现状浅析

从硬钎料的热挤压研究及应用现状谈起,分析了影响钎料热挤压的装备功能、模具性能和工艺因素(速度、温度、变形指数、模具形状)。结合生产实际阐述了常用的挤压装备、经典挤压工艺和主要的模具失效形式及其原因,并针对失效形式提出了提高挤压模具使用寿命、稳定产品质量、提高生产效率的多项技术措施;探讨了提高钎料热挤压质量和效率的技术途径。调查研究发现,优良的装备、适宜的工艺和合理的模具设计是热挤压顺利进行的根本保证;模具材料、模具制造工艺和使用制度决定着模具使用的稳定性。     

退火时间对BAg45CuZn钎料组织和性能的影响

以制冷、工具等行业常用钎料BAg45CuZn为对象,分析了退火时间对其组织和性能的影响。结果表明:BAg45CuZn钎料合金主要相组成为Cu(铜固溶体)、Ag(银固溶体)、Ag-Zn、Cu-Zn化合物;在580 ℃保温不同时间,钎料的组成相并未发生变化,而各相的比例和形态发生部分改变;其中以共晶组织尤为明显,随着保温时间的延长,其由细小的共晶组织转变为粗大的共晶组织;共晶组织中Cu-Zn、Ag-Zn化合物的硬度较高,致使整个基体的显微硬度明显提高,脆性增大,钎料加工性能变差;580 ℃保温不同时间钎料流铺性和接头强度均发生明显变化,对钎焊工艺性造成较大影响。     

铜磷钎料热拉拔过程加热工艺对钎料组织和塑性的影响

研究了铜磷钎料的冷脆性、热塑性和热塑加工性在热拉拔过程中不同加热方式下的变化情况,重点分析比较了铜磷钎料的加热方式和温度调控方法与铜磷钎料加热电源的输出特性的关系. 结果表明,相对稳定的钎料温度是高效拉拔的关键. 在诸多加热方式中,直流高频开关电源具有钎料温度易调控、电能热能转换效率高、拉拔过程稳定的优点.     

稀土对Al-Si-Zn-Cu钎料工艺性能的影响

在Al-Si-Zn-Cu 钎料的基础上添加La,Ce混合稀土,研究了La,Ce对钎料组织及力学性能的影响。结果表明,随着稀土元素含量的增加,Al-Si-3Zn-15Cu钎料合金的抗拉强度、铺展面积均逐渐增大。添加稀土的Al-Si-3Zn-15Cu合金的微观组织为α-Al固溶体+(Al+Si)共晶+(Al+Si+Cu)共晶+Si相。La,Ce混合稀土减少了杂质在晶界上的偏聚,降低了晶粒长大速度,细化了晶粒。稀土对第二相粒子进行变质,使其网状结构得以优化和改善,因而提高了钎料的强度和塑性。     

Microstructures and properties of low-melting-point Al-Cu-Si filler metals prepared by different technologies

The Al25Cu6. 5Si0. 09RE (RE = La and Ce) and Al25Cu10.5Si2Ni filler metals were prepared by common metal mold casting, copper plate chilling and rapid solidification, respectively. The microstructures and properties of these filler metals were studied. The results show that the as-casting and the corresponding rapid solidification filler metals have the same phases but their microstructures are different. The microstructure of rapid solidification filler metals consults of an a-Al solid solution, the 6 (Al2Cu) intermetallic compound and an Al-Cu-Si eutectk phase. Compared with the as-casting filler metal, the melting temperature ranges (△T) of the corresponding copper plate chilling and rapid solidification filler metals decrease and their wettabilities are improved because of the grain refinement and the improvement of composition uniformity. The wetting area of Al25Cu6.5Si0.09RE rapid solidification filler metal doubles that of the corresponding as-casting filler metal. It is hopeful that the properties of Al-Cu-Si filler metals will be improved by changing preparation technology.     

Zn-Al钎料钎焊Cu/Al接头组织和性能(英文)

使用不同成分的Zn-Al钎料对铜铝异种金属进行火焰钎焊,研究其力学性能。利用光学显微镜、扫描电镜和能谱研究不同Zn-Al钎料对Cu/Al钎焊接头钎焊性、力学性能及显微组织的影响。结果表明:随着Al含量的增加,Zn-Al钎料在Cu和Al上的铺展面积逐渐增大。当钎料中Al含量为15%时,Cu/Al接头的抗剪强度达到最大值88MPa;随着组织的变化,钎缝硬度值呈现HV122到HV515不等的分布。另外,钎缝组织的成分主要为富Zn相和富Al相,但是当钎料中Al含量为2%和15%以上时,靠近Cu侧的界面处会分别形成CuZn3和Al2Cu两种完全不同的金属间化合物。研究Zn-Al钎料中铝含量对Cu/Al接头界面化合物类型的影响。