铝基板无铅钎焊润湿性能及抗腐蚀性能

对典型无铅钎料Sn0.7Cu和Sn3.5Ag在铝基板上的润湿性能进行了调查。在铝基板与Sn0.7Cu的界面处未见金属间化合物,随着反应元素Ag的加入,金属间化合物Ag2Al形成,该化合物的形成不但可以改善润湿性能,而且有助于提高抗腐蚀性能。微量Zn元素的加入不会改变界面化合物类型,但是会恶化润湿性能。     

两种Pd-Ni基高温钎料在Si3N4陶瓷上的润湿性

采用座滴法研究了两种钎料PdNi-(15～22)v和PdNi-(16～24)Cr在Si3N4陶瓷上的润湿性.结果表明,两种钎料的熔点及润湿性均有很大差别,PdNi-(16～24)Cr钎料对Si3N4陶瓷的润湿铺展良好.PdNi-(16～24)Cr钎料与Si3N4陶瓷形成的扩散反应层中,Cr元素主要分布在扩散反应层区域,根据各元素所占比例,Cr元素主要与母材扩散出的N元素形成Cr2N相.由于Cr原子向母材界面扩散,从而改善了钎料的润湿性.     

Zn-Al-Cu基合金无钎剂钎焊泡沫铝的界面结构及力学性能

以Zn--Al--Cu基合金为钎料, 对74.7%---91.6%不同孔隙率的泡沫铝采用无钎剂钎焊方法进行连接实验. 采用OM和SEM观察钎缝组织及界面结构, EDS测定界面元素分布, XRD分析界面物相, 通过热力学分析验证钎料中Cu和Zn与母材中Al元素的相互作用和除膜机理, 对钎焊接头试样进行拉伸和剪切性能实验, 分析孔隙率与接头试样强度之间的关系.结果表明, 该无钎剂钎焊方法在泡沫铝端 面之间形成密实结构的连续钎料层,未改变母材结构特征; 钎缝组织由Al(Zn) 固溶体、Zn(Al) 固溶体、Cu₄Zn及MgMnO₃组成; 连接界面主要由Al(Zn)固溶体组成, Zn,Al和Cu在界面上相互扩散而形成一定扩散梯度, 熔合良好, 钎焊接头抗拉强度与母材相当, 剪切强度略高于相同孔隙率母材的剪切强度,抗拉强度和剪切强度均随孔隙率增加而明显降低.     

SiC_p/Al激光诱导钎焊接头界面行为及性能

针对T/R模块壳体结构封装的特殊性,提出了激光诱导钎焊方法并建立其机理模型.以增强相体积分数为55%的Si CP/Al复合材料为母材,根据激光诱导温度场的特殊性,采用Al Zn25Si1,Zn Al7,纳米铝粉,微颗粒锡4种钎料对铝基复合材料进行了氩保护气氛钎焊试验,利用扫描电镜和EDS能谱分析的方法对钎焊接头的界面结合和断口形貌进行了研究.在保证接头材料表面不受热损伤、且搭接界面钎料熔化的特殊温度场的条件下,确定了激光的参数.结果表明,低熔点的Zn Al7、纳米铝粉钎料容易得到良好的接头,界面层通过扩散实现了冶金结合,断口分析表明,钎焊接头的断口位于钎缝偏于母材内一侧,具有一定的连接强度.     

Zn-Al-Li系和Zn-Al系钎料对SiC_p/ZL101铝基复合材料的润湿性

为表征降熔元素Zn在铝基复合材料钎焊中的扩散行为及其对去膜效果的影响,并改善Zn基钎料的润湿性(添加活性元素Li),用坐滴法在520℃、10~30 min、5 L/min流动Ar保护条件下测试纯Zn、Zn-5Al二元共晶、自制Zn-6Al-1Li三元共晶、自制Zn-21Al-3Li三元包共晶共4种钎料对SiCp/ZL101铝基复合材料的润湿性。结果表明:对于无Li的Zn基钎料,随保温时间的延长,Zn仅在局部范围可沿晶界扩散入Al基体,出现晶界液化甚至溶蚀,但难以出现晶粒液化,钎料/母材界面间隙依然难以消除;对于含Li活性钎料,Li的适度添加(约3%,质量分数)使得Zn的渗入在整个界面趋于均匀分布,消除了局部溶蚀与界面空隙,对润湿性有良好改善效果;Zn的渗入引起大量尺寸约为10μm的(Si)块在界面析出。     

保温时间对铝/铜钎焊接头界面化合物和力学性能的影响

采用Zn-22Al钎料配合KAlF4-CsAlF4无腐蚀钎剂,在不同保温时间下对铝/铜进行炉中钎焊,研究了保温时间对钎焊接头、微观组织形貌,铜侧界面元素分布以及接头力学性能的影响.结果表明,随着保温时间的延长,Al/Cu接头Cu/钎缝界面CuAl₂化合物由层片状逐渐转变为树枝状并向钎缝内部生长;钎缝中的CuAl₂相由粗大块状转变为长条状或薄片状;Cu/钎缝界面处Zn元素含量峰值在保温时间为2 min时出现在铜母材与AlCu化合物之间,随着保温时间延长,Zn元素峰值逐渐向钎缝内部迁移.同时,铝/铜钎焊接头的抗剪强度随保温时间延长先提高后降低.     

CuSiAlTi钎料对SiC陶瓷的润湿性

研究了CuSiAlTi钎料对SiC陶瓷的润湿性。发现元素Ti显著影响钎料对SiC陶瓷的润湿性。采用SEM，XRD对润湿界面进行了观察分析，发现在界面上存在1个含TiC的很薄的界面层和含Cu较多、含Ti元素较少的较厚的界面过渡层。分析表明，在润湿过程中钎料中的元素与SiC陶瓷中的Si，C相互扩散，Cu元素在SiC陶瓷一侧是主要的扩散元素，Cu的扩散在SiC陶瓷一侧形成了较厚的扩散层。     

不同钎料真空钎焊的TC4/YG8接头组织与力学性能研究

分别采用Cu69Ni Si B、Ni82Cr Si B及Ag94Al Mn三种钎料对TC4钛合金和YG8硬质合金进行真空钎焊试验。采用润湿性试验、金相显微镜、显微硬度计、扫描电子显微镜等测试手段,分别对这三种钎焊接头的微观组织、显微硬度等进行了对比分析。结果证明:Cu基钎料和Ni基钎料对硬质合金的润湿性能均较差,在其钎焊接头中均出现裂纹、脆性相;采用Ag基钎料进行钎焊,钎焊温度为920℃,保温时间为20 min时,Ag基钎料与钛合金、硬质合金的界面结合良好,无微裂纹,钎缝组织为Ag基组织,硬质合金母材Co、W元素和钛合金母材Ti、V元素向钎缝内扩散甚少,母材不发生溶蚀。     

TIG钎焊铜-铝异种金属接头的组织和力学性能

本文研究了Zn-5wt%Al药芯焊丝氩弧(TIG)钎焊纯铜和纯铝搭接接头的组织结构及力学性能。在其他工艺参数不变的条件下,分析了不同TIG电流对钎料润湿角、钎缝组织和接头力学性能的影响。结果表明,随着TIG电流的增大,钎料与两侧母材的润湿角均减小,界面扩散和反应增强。TIG电流为70 A的钎焊接头力学性能最佳,平均拉剪强度超过90 MPa,约为工业纯铝板抗拉强度的75%;钎料与母材结合良好,钎缝的组织以Zn-Al共晶为主,未见显著的金属间化合物生成,钎缝两侧的Cu、Al界面上均有一层3～4μm厚的富Zn扩散层。     

不同钎剂对Sn-Zn系无铅钎料润湿特性的影响

采用润湿平衡法研究了在znC12一NH4C1、中等活性松香(RMA)和免清洗三种不同钎剂作用下,Sn-Zn无铅钎料在Cu基板上的润湿特点.结果表明,使用ZnC12-NH4C1钎剂时,Sn-Zn钎料具有良好的润湿性能;研究了不同钎剂下,Sn-9Zn钎料在Cu基板上的铺展情况,并分析比较了焊点界面金属间化合物层的特征.Sn-Zn钎料与Cu基板界面形成的金属间化合物在靠近Cu基板一侧较为平坦,而在钎料一侧呈扇贝状,而且,不同钎剂能影响钎料在Cu基板上的润湿、铺展性能,界面金属间化合物特征及焊点外观;Sn-Zn钎料表面存在大量ZnO,去除钎料表面ZnO是开发针对Sn-Zn系无铅钎料专用钎剂的关键.     

超声作用下Fe/Sn体系的润湿行为

采用润湿平衡法研究了超声波作用下熔融纯锡钎料在铁基板上的反应润湿性能. 通过测试锡铁体系的润湿力曲线,结合超声波的传播特性以及润湿后母材的微观形貌,对超声波作用下纯Sn钎料在母材铁片上润湿过程进行了详细描述,分析了超声波在润湿过程中起到的作用. 结果表明,在Sn/石英片润湿过程中附加超声波使得其润湿力增加. 在反应体系润湿力测试过程中附加超声波,能够减少钎料润湿母材的时间,增大钎料对母材的润湿力. 随着超声时间和超声功率的增加钎料润湿母材的时间减小,润湿力增大,固/液界面反应加剧,界面上生成了越来越厚、越来越致密的金属间化合物,使得母材表面相对于原始表面变得粗糙,从而润湿过程更容易进行,并且母材的表面张力的减小,使得润湿力增加.     

钎焊中Au80Sn20共晶钎料与Ni/Au镀层的界面反应

采用Au80Sn20共晶钎料钎焊4J34可伐合金基板与铝硅基板(50%Si-Al),板材表面均有Ni/Au镀层。通过光学显微镜研究了工艺参数对钎缝宏观形貌的影响。采用扫描电镜、EDS能谱分析和XRD检测研究了钎缝组织成分以及钎料与基板、基板镀层间的元素扩散和界面反应,从而探究异种金属材料钎焊连接机理。结果表明,钎焊时,基板材料表面的Au层完全进入钎料中,暴露出的Ni层与钎料中的Sn形成金属间化合物Ni_3Sn_4,钎料发生共晶反应生成AuSn共晶与Au5Sn棒状枝晶,并析出大量的Au,Au_5Sn包围在Ni_3Sn_4外围,钎料中间层形成AuSn共晶与富Au区。基板元素Fe、Co、Al、Si和钎料元素Au、Sn均无法通过Ni镀层的阻挡相互扩散,唯一能突破Ni镀层在基板和钎料中扩散的是P元素。     

Zn元素含量对AgCuZn钎料在TiC金属陶瓷表面润湿性的影响

在AgCu共晶钎料中添加不同量的Zn元素熔炼成AgCuZn钎料,并在陶瓷表面进行润湿试验.结果表明,当Zn元素含量为25%(质量分数)时,钎料在陶瓷表面润湿角最小,为23.5°;从近钎料外表面到钎料/陶瓷界面,组织依次为(Cu,Ni)+Ag(s.s)+Cu(s.s)/Ag(s.s)+Cu(s.s)/(Cu,Ni)/Ag(s.s)+Cu(s.s)+TiC金属陶瓷/TiC金属陶瓷.随着钎料中Zn元素含量增加,钎料/TiC金属陶瓷界面处(Cu,Ni)固溶体形态由块状弥散分布变为层状分布;Zn元素在真空中挥发能促进界面元素的溶解和扩散,从而使固液界面张力减小、钎料表面张力增大,最终导致润湿角随着钎料中Zn元素含量增加而出现最小值.     

WETTABILITY AND INTERFACIAL REACTIONS OF Pd-Ni-(Cr,V) BASED BRAZING FILLERS ON Si3N4 CERAMIC

采用座滴法研究了4种钎料Pd60-Ni40, PdNi-(3-6)V, PdNi-(7-15)V 和PdNi-(16-24)Cr-(6-15)V(质量分数, %)在Si3N4陶瓷上的润湿性. 结果表明, 在1250℃/30 min的真空加热条件下, 4种钎料均在Si3N4母材上润湿铺展, PdNi-(16-24)Cr-(6-15)V钎料不但润湿角小, 而且形成了无缺陷的润湿界面. 该钎料与Si3N4形成的扩散反应层中, Cr和V优先与从母材扩散出的N反应生成相应的Cr-N和V-N相;只有少量的Si参与反应生成相应的Cr-Si和V-Si相; 钎料基体区中主要是溶有少量Si的Pd-Ni固溶体以及Pd-Si和Ni-Si相. Cr相对于V更容易向界面扩散.     

Pd-Ni-（Cr，V）基高温钎料对Si3N4陶瓷的润湿及界面反应

采用座滴法研究了4种钎料Pd60-Ni40,PdNi-(3-6)V,PdNi-(7-15)V和PdNi-(16-24)Cr-(6-15)V(质量分数,%)在Si3N4陶瓷上的润湿性.结果表明,在1250℃/30min的真空加热条件下,4种钎料均在Si3N4母材上润湿铺展,PdNi-(16-24)Cr-(6-15)V钎料不但润湿角小,而且形成了无缺陷的润湿界面.该钎料与Si3N4形成的扩散反应层中,Cr和V优先与从母材扩散出的N反应生成相应的Cr-N和V-N相;只有少量的Si参与反应生成相应的Cr-Si和V-si相;钎料基体区中主要是溶有少量Si的Pd-Ni固溶体以及Pd-Si和Ni-Si相.Cr相对于V更容易向界面扩散.     

Sn-Zn钎料/Cu基板焊点界面元素扩散与IMC形成热力学分析

对270℃条件下Sn-Zn钎料/Cu基板焊点界面反应进行了热力学计算与分析,并利用SEM、EDS、XRD及显微硬度计对焊点界面进行了检测与分析。结果表明:界面Cu基板侧金属间化合物(IMC)CuZn层的形成是自发的,钎料侧形成的CuZn持续与扩散过来的Zn原子反应生成Cu5Zn8;Cu原子越过界面IMC层向钎料中的扩散与聚集呈现"脉动"形式,在临近结合面的钎料中形成粒状Cu5Zn8 IMC,并造成靠近界面区钎料中的Zn元素含量呈现间隔的"减少-聚集"现象;界面IMC层未造成焊点界面硬度突变。     

铝合金与不锈钢钎焊性能影响因素的研究

本研究使用Al-Si钎料对各种铝合金与不锈钢在电阻炉中实施了钎焊.对接头成败、钎焊界面间铝合金、钎料和钎剂成分的元素扩散状况和组织变化进行了EDX,EPMA分析;并用XRD检测了钎剂对不锈钢的影响;还根据试验结果对熔融钎料层的消失即等温凝固时间进行了理论推定;进而将推定结果和Al-Si与Al-Zn系重叠扩散的理论解析进行了对比考察、验证.其结果为:铝合金与不锈钢的空气中钎焊要得到强固的接头是很困难的;使用钎剂去除不锈钢的氧化膜并使其产生湿润所需的时间比铝合金要长:接头不能形成的主要原因是钎料在对不锈钢产生润湿前,先与铝合金产生润湿、反应后急速等温凝固:而此等温凝固是由钎剂中的Zn扩散到钎科及铝合金母材中所致.     

Al_2O_3陶瓷与Cr12钢活性钎焊接头的组织和性能探讨

采用自行设计制备的Cu-Sn-Ti-Ni活性粉末钎料,在钎焊温度890~930℃,保温时间5~20 min的条件下,对Al2O3陶瓷与Cr12钢进行真空钎焊试验,利用扫描电镜和能谱分析对钎焊界面的微观组织进行了分析。结果表明:钎料与两侧母材润湿良好并形成良好的冶金界面结合;钎焊过程中,钢母材中的Fe元素向钎料层中扩散,钎料中的Ti元素向母材两侧扩散并聚集,在钎料层钢母材侧生成Ti Fe2和Ti C化合物。对接头抗剪强度的分析结果表明,在钎焊温度890℃、保温时间10 min的条件下,接头的抗剪强度最高,达118 MPa。     

铝硅合金钎焊Cf/Al复合材料的界面反应及连接机理

在500～570℃的温度范围内,采用Al-Si-Cu、Al-Si-Cu-Zn钎料,对碳纤维增强铝基复合材料(碳体积分数为50%)进行了高频感应钎焊.结果表明,钎料中的Si和Cu向母材扩散,复合材料中的碳纤维与渗入的液态钎料及基体Al发生界面反应,生成了Al4C3、SiC和CuAl2脆性化合物.连接接头具有较好的力学性能,使用Al-28Cu-6Si和Al-4Cu-10Si钎料,在无压、无钎剂状态下,钎焊接头的抗剪强度分别为63和75 MPa,剪切断裂发生在钎料层与母材界面上.     

BiAgNiCuGe/Cu接头抗剪强度与断口分析

利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDX)、电子拉伸试验机对Bi-x Ag-O.4Ni-0.2Cu-0.1Ge(x=2,5,8,11,14)高温无铅钎料/铜接头进行了界面微观组织分析、抗剪强度测试及剪切断口分析.结果表明,界面微观组织由初生Ag原子、初晶Bi原子和共晶组织组成,还有少量的NiBi3相.随着钎料中Ag元素含量的提高,微观组织中初生Ag原子数量逐渐增多,宏观性能上接头抗剪强度提高.初生Ag原子能够阻碍钎料中裂纹的扩展,使得接头的强度提高.钎料与铜基板之间没有金属间化合物生成,它们之间的连接主要是通过液态钎料原子向铜基板晶界扩散.钎料中的Bi原子向铜基板晶界的扩散程度高于Ag原子.钎料与铜基板界面的连接处为接头薄弱区,是剪切断裂的起点.