一种具有球晶组织的半固态Zn-Al合金钎料

通过熔炼、浇注以及等温热处理的方法制备了具有球晶组织的Zn-Al合金,并采用重熔实验、等温压缩实验和振动辅助半固态钎焊实验研究了半固态Zn-Al合金的固相率与温度的关系、压缩变形行为以及作为钎料的可钎焊性。结果表明:半固态Zn-Al合金在压缩变形时,具有较强的抗变形能力;作为钎料,在钎焊过程中其固相率能控制在(64±5)%范围内,所得钎焊接头中仅在钎缝边缘处界面上有少许氧化膜残留,而其他区域界面上的氧化膜都被彻底去除。     

Ce的添加对SnAgCu系钎料组织和性能的影响

通过向Sn-0.3Ag-0.7Cu系无铅焊料中添加微量稀土Ce,研究不同稀土含量对Sn-0.3Ag-0.7Cu合金的熔化温度和润湿性的影响,同时利用扫描电子显微镜(SEM)对焊料的显微组织进行了分析.实验结果表明,添加Ce对焊料的熔化温度影响不大,但对合金的润湿性和微观组织影响较大.当ω(Ce)=0.10%时,焊料合金的综合性能较好.     

铜对镍铬硼硅系钎料性能的影响

本文研究了铜对低硼、低铬镍基钎料工艺性能的影响。试验结果表明，在降低镍基钎料中硼、硅元素的同时加入适量的铜可以使钎料的熔点基本不变。由于铜的加入，增大了钎缝中固溶体比例、减少了钎缝组织中的化合物，接头的ＭＢＣ值明显增大，使钎焊接头对钎焊间隙的敏感性降低。随着钎料中铜含量的增加，钎料及其钎焊接头的耐蚀性相应增强。但是，铜的加入对接头的热强性有不利的影响。     

铜对镍铬硼硅系钎料性能的影响

本文研究了铜对低硼，低铬镍基钎料工艺性能的影响。     

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.     

添加Ag元素对铝软钎焊用Sn-1.5Zn系钎料性能的影响

研究了添加不同含量Ag元素对铝软钎焊用Sn-1.5Zn系钎料合金的熔化特性、显微组织、润湿性及钎焊接头抗腐蚀性能的影响。研究结果表明,Ag元素的添加缩短了Sn-1.5Zn钎料的熔程,细化了显微组织;采用润湿平衡法测量结果发现,添加Ag元素提高了钎料对铝基体的最大润湿力Fmax,但使润湿时间t0增加;采用3%(质量分数)浓度盐水溶液浸泡焊点实验结果表明,添加Ag元素提高了钎焊接头的抗腐蚀性。     

添加Ni元素对新型高强度低Cu中温铝合金钎料腐蚀性能的影响

为研究添加Ni元素对Al-10Si-15Cu合金钎料耐腐蚀性能的影响,本文采用三电极方法测量了Al-10Si-15Cu和Al-10Si-15Cu-4Ni合金钎料在0.5MNaCl盐溶液中的动电位极化曲线和交流阻抗谱,并利用XRD、SEM和EDS等技术分析腐蚀前后的表面成分和形貌。结果表明,Al-10Si-15Cu-4Ni合金中主要含有α-Al、Si相、Al2Cu相及Al3(Cu,Ni)2相。在Al-10Si-15Cu钎料合金的基础上添加4wt.%Ni后,自腐蚀电流密度icorr从10.18μA cm-2降低到3.42μA cm-2,极化电阻RP提高近3倍,合金耐腐蚀性提高,而临界点蚀电位EPit4Ni负移,ΔE(=EPit-Ecorr)变小,点蚀倾向加剧。Al-10Si-15Cu-4Ni合金钎料中部分Cu元素固溶在粗大耐腐蚀相Al3Ni2中,抑制了腐蚀相Al2Cu相的生成;同时由于Ni的添加耐腐蚀块状Si相转变为片状结构,Al2Cu相聚集,从而增大了基体α-Al的相对面积,这两个方面均有利于钎料合金的耐腐蚀性的提高。     

机械镀Zn-Al合金镀层的耐腐蚀性能研究

为了增强机械镀镀层的耐腐蚀性能,采用机械镀方法,以含铝5%(质量分数)的Zn-Al合金粉为原料,在Q235钢材基体表面制备了Zn-Al合金镀层。利用扫描电镜(SEM)表征了合金镀层的截面和断面形貌;采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)分析了合金镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学行为;通过中性盐雾腐蚀实验分析了合金镀层的耐蚀性,并采用XRD分析了镀层的盐雾腐蚀产物。结果表明,Zn-Al合金镀层由葫芦状的Zn-Al合金颗粒交错互嵌堆积而成,镀层颗粒之间以类似隼接的连接方式搭接“卡锁”;与机械镀Zn层相比,Zn-Al合金镀层的腐蚀电位正移了209 mV,腐蚀电流密度仅为纯Zn镀层的7.1%左右,极化电阻为纯Zn镀层的14倍;Zn-Al合金镀层的容抗弧半径明显大于纯Zn镀层的弧半径,且Q_dl较纯锌层减小;纯Zn镀层出现白锈和红锈的时间分别为24和362 h,而Zn-Al合金镀层出现白锈和红锈的时间为48和504 h。Zn-Al合金镀层的耐中性盐雾腐蚀性能明显优于纯Zn镀层,合金镀层对电荷转移具有更好的抑制作用,且Zn-Al合金镀层的腐蚀产物结构致密,可增强物理屏蔽功能。     

Sb,Bi 元素对 Sn-22 Sb 高温钎料合金组织的影响

目的研究Sb和Bi元素对Sn-22Sb钎料显微组织的影响。方法制备了(Sn-22Sb)-xBi和Sn-xSb钎料合金,并分别采用差热分析和X射线衍射仪,分析了材料的熔化特征和物相。结果结果表明:Sn-22Sb钎料合金主要由灰色的β-Sn和白色块状的Sb2Sn3构成;少量的Bi使得Sn-22Sb钎料合金中Sb2Sn3金属间化合物逐渐细化和均匀化,数量却急剧增加;大量添加Sb后,使得Sn-22Sb钎料合金几乎全部变为粗大的块状β-SnSb组织,钎料合金的开始熔化温度有所提高。结论通过添加其他合金元素,降低Sn-50Sb钎料液相线温度,使其有望应用于二次回流焊。     

Zn-Al钎料固相率及组分对Cu/Al管磁脉冲-半固态复合辅助钎焊接头质量的影响初探

由于节能环保以及轻量化的要求,Cu/Al异种金属复合管件被广泛应用于各工业领域,为此探索一种Cu/Al管件间高效可靠的连接技术具有较大应用价值和研究意义。为了探究Cu/Al管半固态钎焊连接机理并优化相关工艺参数,基于新提出的磁脉冲-半固态复合辅助钎焊方法制备了Cu/Al异种金属管件钎焊接头,利用LS-DYNA分析了半固态钎料不同表观粘度参数下外管内壁的受力情况,采用材料力学拉伸试验机,能谱仪和电子探针显微分析仪研究了半固态Zn-Al系钎料固相率及组分对焊接接头质量的影响。结果表明:外管内壁所受压力幅值随着表观粘度的增大而减小,剪切应力随着表观粘度的增大而增大;半固态钎料固相率为0.8时钎料与母材间没有良好冶金结合,固相率为0.4时会导致钎料填充不足的缺陷。在二次放电电压7 kV,半固态Zn-Al钎料固相率为0.6的条件下,磁脉冲-半固态复合辅助钎焊工艺能够实现Cu/Al管的无钎剂有效连接;与Zn-3Al和Zn-22Al相比,Zn-15Al钎料制得的接头综合性能更好,是较为合适的Cu/Al管磁脉冲辅助半固态钎焊用Zn-Al钎料。     

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。     

添加Bi和P对Sn-0.7Cu无铅钎料合金性能的影响

研究了添加Bi和P对Sn-0.7Cu无铅钎料合金熔点、显微组织、在Cu上的润湿性、导电率、硬度以及蠕变抗力等性能的影响。实验结果显示,随Bi含量增加,Sn-0.7Cu合金的熔点、导电率略有降低,润湿性、抗蠕变性能和维氏硬度均提高;此外,在添加Bi的基础上加P元素,能进一步降低Sn-0.7Cu-Bi合金的熔点,提高合金的导电率和润湿能力,但合金硬度略有下降;Sn-0.7Cu-1Bi-0.05P钎料合金的抗蠕变性优于Sn-0.7Cu-1Bi,Sn-0.7Cu-3Bi-0.05P钎料合金的抗蠕变性则劣于Sn-0.7Cu-3Bi。金相显微组织观察表明,单独加Bi能细化Sn-0.7Cu合金中的Cu6Sn5金属间化合物相;P的加入使Sn-0.7Cu-1Bi合金中的β-Sn枝晶尺寸变小,且Cu6Sn5相呈规则网络状分布于枝晶间隙;而在Sn-0.7Cu-3Bi合金中加P则粗化了Cu6Sn5相,并使IMC呈无规则分布。     

凝固方式对Sn-Bi钎料组织和性能的影响

采用炉冷、空冷、水冷和液氮冷却方式以及外加磁场的方法研究不同的凝固方式对Sn-Bi钎料的冲击韧性和显微组织的影响.研究结果表明,快速冷却与旋转磁场均能细化钎料合金的微观组织,抑制粗大树枝晶的生长,但快速冷却会造成Bi的偏析,旋转磁场会造成组织不均.同时快速冷却与旋转磁场都会破坏含Ge合金的塑性改善机制,造成含Ag合金中Ag3Sn相粗大,而旋转磁场的离心力作用还会造成Ag3Sn相和Bi相的宏观偏析.在组织细化以及成分偏析的共同作用下,Sn-57Bi共晶钎料的冲击韧性随冷却速率的增大呈现先增加后减少的趋势.     

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。     

锌对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金微结构及性能的影响

运用莱卡显微镜、X射线衍射仪等仪器设备,研究了添加元素Zn对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金微结构及性能的影响.结果表明,Zn与Cu、Ag形成化合物AgZn、CuZn3,能显著细化Sn3.5Ag0.5Cu钎料组织;添加元素Zn后的Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金的显微硬度提高11%,蠕变抗力也得到明显提高;运用键参数函数理论分析了Zn对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金微结构及性能影响的作用机理.[作者单位].5Cu钎料;组织;性能;键参数函数     

合金元素对Sn-57Bi无铅钎料组织及韧性的影响

研究了添加不同含量的合金元素Ag,Ge,Cu,Sb,Zn,Ce,P,Ni对Sn-57Bi钎料的熔化温度、润湿性能、冲击韧性和显微组织的影响。研究结果表明,合金元素的添加对于钎料的熔化特性的影响不大,P,Ni的加入会导致出现硬脆的Bi,削弱了钎料的性能,Ag3Sn和富锌相则在形状合适时可以强化钎料的性能。单独加入合金元素Ag,Ge,Zn,Cu可以改善钎料的塑韧性,Ag,Ge还可以提高钎料的屈服强度和接头的剪切强度。合金元素Sb,Ce,P,Ni的加入会弱化钎料的塑韧性。而在同时添加多种合金元素的钎料合金中,43Sn-Bi-1Ge-1Ag的改善效果最好。     

Ni元素对Sn-9Zn-3Bi无铅钎料显微组织和性能的影响

利用真空箱式电阻炉制备了Sn-9Zn-3Bi-xNi无铅钎料合金,并对其显微组织和主要性能(熔点、熔程、抗氧化性、润湿性、剪切强度)及钎焊接头断口形貌进行了分析。结果表明,少量Ni的加入可以细化Sn-9Zn-3Bi合金的显微组织,而对其熔点影响较小。当Ni添加量为0.1%和0.5%时,钎料的熔程变化不大,Ni添加量为1%时,钎料的熔程增大比较明显。随着Ni添加量增多,无铅钎料的抗氧化性能和润湿性能提高。Ni添加量在0.1%和0.5%时,钎焊接头的剪切强度变化不大,但韧性增加;Ni添加量在1%时,钎焊接头的剪切强度略有增大,但韧性降低。     

液态Sn-Ag-Cu钎料润湿性能的优化

采用钎料改性工艺制备了Sn-3.5Ag0.6Cu合金,用润湿平衡法测试了液态Sn-3.5Ag0.6Cu钎料在铜基体表面的润湿性,研究了钎料制备工艺、钎剂卤素含量、浸渍温度和时间等因素对润湿性能的影响.结果表明:采用改性工艺可增强钎料的润湿性能,当钎剂卤素含量为0.4wt%、在270℃下浸渍2～3s时,液态Sn-3.5Ag0.6Cu钎料对铜表面的润湿性可以达到最佳状态.指出降低钎料的熔点和液态表面张力是提高润湿性的关键.     

Al-Si-Cu-Zn钎料钎焊3003铝合金的接头组织及力学性能

采用自制的Al-Si-Cu-Zn钎料对3003铝合金进行钎焊实验,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪对接头微观组织和断口进行分析,并研究了钎焊温度对接头组织和性能的影响。结果表明:在540~580℃保温10min工艺下钎焊3003铝合金,均可获得良好的钎焊效果。钎焊接头均由钎缝中心区的α(Al)固溶体、θ(Al2Cu)金属间化合物、细小Si相和AlCuFeMn+Si相,两侧扩散区的α(Al)固溶体与元素扩散层以及母材组成;钎焊接头室温剪切断裂于扩散区齿状α(Al)/钎缝中心区的交界面,断口主要呈脆性解理断裂特征。随着钎焊温度的升高,扩散区的α(Al)固溶体晶粒长大,接头结合界面犬牙交错;当钎焊温度为560℃,保温10min时,接头的室温抗剪强度达到最大值92.3MPa,约为母材强度的62.7%。     

高强度ZA合金软钎料的研制

分析了高强度ZA合金的焊接性能，在大量试验的基础上，研制出了一种新型的适合高强度ZA合金钎焊的钎料CZ5＃。该钎料具有熔点低，对母材的润湿性好，钎焊接头组织中含有强度、硬度较高的呈弥散分布的固溶体，以主接头强度较等特点。