镀铜氧化锆增强低银Sn1.0Ag0.5Cu复合钎料的性能及其钎焊接头性能

采用化学镀法对ZrO₂进行表面镀Cu处理,制备镀铜氧化锆(Cu-ZrO₂)增强低银Sn1.0Ag0.5Cu复合钎料,对复合钎料及其钎焊接头组织性能进行了研究。结果表明：采用化学镀法可实现氧化锆表面镀铜纳米粒子的制备,两者具有较高的吸附力;添加适量Cu-ZrO₂可细化Cu-ZrO₂增强低银Sn1.0Ag0.5Cu复合钎料中初生β-Sn晶粒,增加共晶组织比例,提高钎料的润湿性和抗拉强度,当Cu-ZrO₂添加量为0.5 mass%时,Cu-ZrO₂增强低银Sn1.0Ag0.5Cu复合钎料的抗拉强度达41.6 MPa,与未添加Cu-ZrO₂的Sn1.0Ag0.5Cu钎料相比提高了38%;添加Cu-ZrO₂还可提高Cu-ZrO₂增强低银Sn1.0Ag0.5Cu复合钎料钎焊接头的剪切强度,当Cu-ZrO₂添加量为0.5 mass%时,钎焊接头的剪切强度达28.5 MPa,较未添加C...     

Ni改性GNSs对SnAgCuRE/Cu钎焊接头热老化特性的影响

以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni无铅钎料合金为研究对象,基于石墨烯纳米片（GNS）独特的结构、优异的物理性能和力学性能,以其为复合钎料的增强相,开展基于Ni改性GNSs（Ni-GNSs）增强SnAgCuRE系复合钎料/Cu的钎焊和钎焊接头热老化试验,探讨Ni-GNSs对复合钎料组织及钎焊接头热老化失效断裂机制的影响。结果表明：Ni-GNSs的加入,抑制了复合钎料的线膨胀,产生晶格畸变,导致位错产生,金属间化合物（IMC）颗粒分布在位错线附近,与位错发生交互作用,阻碍位错运动,强化复合钎料,进而强化复合钎料接头。随着热老化时间延长,钎焊接头界面IMC层厚度增加,剪切强度降低;其中,添加0.05%（质量分数）GNSs的复合钎料接头剪切强度降幅最小,为8.9%,且热老化384 h后,其剪切强度仍高于Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu合金接头热老化前的剪切强度。Ni-GNSs的加入,使复合钎料钎焊接头界面IMC的生长系数明显降低,有效缓解了复合钎料/Cu钎焊接头热老化过程中力学性能的降低,进而改变复合钎料/Cu钎焊接头的热老化失效断裂机制,最终影响接头的可靠性。Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头的断裂位置由热老化前的钎缝区向钎缝/界面IMC移动,变为韧脆混合断裂;而添加0.05%（质量分数）GNSs复合钎料接头的断裂位置均在钎缝区,为韧性断裂,钎焊接头可靠性较高。     

热冲击下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头组织与性能

借助于SEM、EDS、XRD等检测手段对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头进行观察分析,研究了钎焊工艺参数及热冲击条件对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头界面金属间化合物和力学性能的影响。结果表明:添加0.05%(质量分数)Ni能细化Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金的初生β-Sn相和共晶组织;钎焊温度270℃和钎焊时间240 s时,钎焊接头抗剪切强度最大达26.9 MPa,较未添加Ni的钎焊接头提高8.9%;随着热冲击周期的增加,钎焊接头界面金属间化合物层平均厚度增加,界面粗糙度先增大后减小,钎焊接头强度降低;添加0.05%Ni能够抑制接头界面金属间化合物的成长、钎焊接头强度的降低,有利于改善接头可靠性。     

Ni对SnAgCuRE钎料及其钎焊接头性能的影响

以商用Sn3.8Ag0.7Cu为参照系,研究了Ni对Sn2.5Ag0.7Cu0.1 RE钎料合金及其钎焊接头性能的影响。研究结果表明,添加0.05%(质量分数)Ni能在不降低Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金抗拉强度的同时显著提高其伸长率,是商用Sn3.8Ag0.7Cu的1.4倍;相应地钎焊接头的蠕变断裂寿命最长,为未添加Ni时的13.3倍,远高于现行商用Sn3.8Ag0.7Cu的,满足微电子连接高强韧高可靠性无铅钎料合金系的需求。     

服役条件对内生颗粒增强复合钎料性能的影响

内生法制备复合钎料被认为是提高无铅钎料性能的有效途径.为了提高基体钎料的综合性能,试验采用内生均匀分布的Cu6Sn5颗粒作为增强相,以Sn-3.5Ag共晶钎料作为基体,制成内生Cu6Sn5颗粒增强的SnAg基复合钎料.研究了服役条件下内生Cu6Sn5颗粒增强复合钎料的显微组织和抗剪强度,对复合钎料钎焊接头的断裂方式及增强相的作用进行了分析.结果表明,随着再流及时效的进行,复合钎料内部Cu6Sn5颗粒的形貌及尺寸发生变化,进而影响复合钎料钎焊接头的抗剪强度.复合钎料钎焊接头的变形方式主要受滑移带控制,内生Cu6Sn5颗粒增强相可以起到阻碍滑移带扩展的作用.     

纳米颗粒复合钎料搅拌辅助低温钎焊接头力学性能

采用搅拌辅助低温（半固态区间）钎焊技术,成功制备了低银钎料和纳米复合钎料钎焊接头。研究表明,在低银钎料中加入纳米Ni颗粒,能提高钎料的润湿性和填缝能力,Ni与Cu6Sn5生成孔洞状的化合物(CuxNi1-x)6Sn5及低温搅拌形成的微孔成为界面原子的扩散通道,使其界面IMC厚度都明显高于相同工艺下低银钎料钎焊接头。添加纳米颗粒后,钎料的抗拉强度较基体提高了15.7%,剪切强度较基体提高了22.9%,钎料及其接头由脆断向韧性断裂转变。在钎剂辅助基础上施加搅拌,其复合钎料接头抗拉强度和剪切强度分别较基体钎料的接头提高了32%和24%,相当甚至优于复合钎料本身的抗拉强度和剪切强度     

苛刻热循环对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RExNi/Cu钎焊界面及接头性能的影响EI北大核心CSCD

采用SEM、EDS、XRD等对苛刻热循环下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RExNi/Cu钎焊界面IMC及接头性能进行研究。结果表明:苛刻热循环下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RExNi/Cu钎焊界面IMC由(Cu,Ni)_6Sn_5和Cu_3Sn相组成;随热循环周期的增加,钎焊接头的界面IMC(Cu,Ni)_6Sn_5形态由波浪状转变为局部较大尺寸的"笋状",IMC平均厚度和粗糙度增大,相应接头剪切强度降低。添加适量Ni 0.05%(质量分数)的钎焊接头界面IMC平均厚度和粗糙度最低,接头剪切强度最高。在100热循环周期内,随热循环周期增加,Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头剪切断口由呈现钎缝处的韧性断裂向由钎缝和IMC层组成以韧性为主的韧-脆混合断裂转变。     

微量Ni对Sn2.5Ag0.7Cu钎料组织和性能的影响

研究微量Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu钎料显微组织和力学性能的影响。结果表明,Sn2.5Ag0.7Cu合金主要由β-Sn相、Ag3Sn相和Cu6Sn5相组成;添加微量的Ni元素后,可以有效地细化合金的内部组织,且共晶组织内部产生以Cu6Sn5相为基的(Cu,Ni)6Sn5相,或Ag3Sn相为基的(Ag,Ni)3Sn相。焊点界面主要为Cu基体、IMC层和钎料3个区域;随着钎焊时间的延长或钎焊温度的增加,IMC层在Cu基体侧较为光滑平坦,而钎料侧呈现扇贝状分布;钎焊接头的剪切强度都是呈先增大后减小趋势,在钎焊时间240 s和钎焊温度300℃达到最大值48 MPa。     

Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu无铅微焊点界面IMC和力学性能的影响

以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE无铅钎料为研究对象,借助扫描电镜和X衍射等检测方法研究了Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu无铅微焊点界面IMC和力学性能的影响.结果表明,添加适量Ni元素能显著细化Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金初生β-Sn相和共晶组织,抑制焊点界面区(Cu,Ni)6Sn5金属间化合物的生长和表面粗糙度的增加,提高无铅焊点抗剪强度.当Ni元素添加量为0.1%时,钎料合金组织细小均匀,共晶组织所占比例较多;焊点界面IMC薄而平整,(Cu,Ni)6Sn5颗粒尺寸小,对应焊点抗剪强度最高为45.6 MPa,较未添加Ni元素焊点提高15.2%.     

低银SnAgCuBiNi无铅钎料润湿及溶解行为分析

对Sn0.8Ag0.5Cu2.0Bi0.05Ni（SACBN）和Sn3.0Ag0.5Cu（SAC305）无铅钎料的显微组织、润湿性能和溶解行为进行了比较研究.结果表明,SACBN钎料显微组织由β-Sn＋共晶体组成,共晶组织为在β-Sn基体上均匀分布细针状的Ag3Sn、粒状的（Cu,Ni）6Sn5和细小粒状的铋.在相同温...     

Cu基钎料MIG钎焊接头断裂行为分析

研究用Cu3SilMn钎料、Cu10Mn6Ni钎料分别MIG钎焊镀锌Q235钢板及1Cr18Ni9Ti不锈钢板。试验结果表明,在钎料／母材界面分别存在Si、Mn富集带,经XRD分析Si是以Fe2Si相形式存在,而Mn是以固溶体形式存在;用Cu3SilMn、Cu10Mn6Ni钎料钎焊镀锌Q235钢板接头抗拉强度试样均断在母材,抗拉强度为308．2－308．7MPa,钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢板,拉伸均断在钎缝,其抗拉强度分别是331．5MPa、423．6MPa;拉伸断口分析发现,断裂起裂点在搭接钎缝的根部,主要是母材成分与少量的钎料成分混合、溶解而成,是脆性断口;止裂点在钎缝金属中（Cu3SilMn钎料）或在近界面上（Cu10Mn6Ni钎料）,是塑性断口。     

SnAg1.0Cu0.5对Ag30CuZnSn药芯钎料润湿性能及钎焊接头力学性能的影响

向Ag30CuZnSn药芯钎料药粉中添加SnAg1.0Cu0.5(SAC105)粉末,研究了不同SAC105含量对Ag30CuZnSn药芯钎料钎缝组织及钎焊接头性能的影响.结果表明,SAC105的加入可以显著提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能,随着SAC105的添加量增加,Ag30CuZnSn药芯银钎料的...     

增强颗粒对Sn0.7Cu基复合钎料铺展性能的影响

以Sn0.7Cu共晶钎料作为基体钎料,通过添加微细金属颗粒(1μmAg、1μmNi和8μmCu)形成颗粒增强复合钎料。研究了增强颗粒对复合钎料铺展性能的影响,优选出Sn0.7Cu基复合钎料的最佳增强体。研究表明:Ni(3vol%)颗粒增强Sn0.7Cu复合钎料铺展性能差;Cu(3vol%)颗粒增强复合钎料铺展性能不如Ag(3vol%)颗粒增强复合钎料;对于金属颗粒增强Sn0.7Cu基复合钎料,Ag颗粒为最佳增强体。     

The effect of composition and thickness of buffer on joining strength of brazing

ZrO2 and 40Cr steel were brazed by inserting buffer Ni,4J33,Ti and Cu separately. The chemical composition of 4J33 and Ni will damage the wetting property of Ag66Cu30Ti4 filler metal to ceramic and hinder the interface reaction between the active filler metal and Zr O2, so ZrO2/40Cr steel can not be bonded. Cu and Ti can efficiently release the residual stresses in the ceramic without injuring the wettabilty of filler metal, so the high joining strength can be obtained by inserting Cu and Ti.     

Sn改性Ti-Zr-Cu-Ni钎料的微观组织和力学性能

采用自制Ti-Zr-Cu-Ni-Sn钎料钎焊TA2钛合金,研究了不同Sn元素含量改性Ti-Zr-Cu-Ni钎料的熔化特性、微观组织及物相、润湿及熔蚀性、接头拉伸强度。研究表明,Sn含量增加,Ti-Zr-Cu-Ni-Sn钎料固、液相线温度基本升高,但温度差值基本变窄,可更好地抑制钎焊界面脆性化合物形成。Ti-Zr-Cu-Ni-5Sn钎料组织由Ti、Zr基体和晶体相构成,Sn倾向与Ti、Zr结合形成Ti₂Sn₃、Ti₆Sn₅、Zr₅Sn₃等低熔点共晶相。Sn≤1.5%时,随Sn含量增加,钎料对TA2钛合金的润湿性逐渐变差;继续增加Sn,钎料润湿性改善,添加5%Sn的钎料对基体润湿最佳。添加5%Sn并降低Cu、Ni总量的改性钎料对TA2钛合金熔蚀减弱。相同钎焊工艺下,添加5%Sn接头的强度和塑性均有提升。钎焊温度升高,Ti-Zr-Cu-Ni钎料产生更多强化物相,致接头强度大幅提升,而Ti-Zr-Cu-Ni-5Sn钎料产生的含Sn物相强化作用对接头强度提升有限;相...     

Laser brazing of alloy 600 with precious filler metals

Abstract

The diode laser brazing of Ni base heat resistant alloy with precious filler metals has been conducted using the tandem beam for preheating and brazing. A couple of 1 mm thick plates of alloy 600 (Inconel 600) were butt brazed using Au–18Ni, Ag–10Pd and Ag–21Cu–25Pd filler metals of 0·5 mm diameter with a brazing flux. Sound butt joints which were free from brazing defects such as porosity and lack of penetration could be obtained at brazing clearances of 0·1–1·5 mm. The tensile strength of the braze joint produced using Ag–Pd filler metal increased with decreasing brazing clearance and reached ～70% of the base metal strength at a brazing clearance of 0·1 mm while those obtained by using Au–Ni and Ag–Cu–Pd filler metals were comparable with the base metal strength at any clearances between 0·1 and 1·5 mm. The laser brazing technique could be successfully applied to the brazing of Ni base superalloy to attain a joint with high performance and reliability.     

Development of Ag based brazing filler metal with low melting point

Abstract

This study was carried out to develop cadmium free silver based brazing filler metals that meet the following requirements. First, they have to have a melting point lower than that of BAg-1 brazing filler metal. Second, they have to have not only good wetting characteristics and the ability to produce a sound joint with excellent mechanical properties but also plastic formability. Using the calculated phase diagrams on Ag–Cu–Zn–Sn quaternary system alloys, the authors selected several alloys with a possibility of meeting the above requirements. The melting point and other properties, such as hardness and brazeability of the selected alloys, were evaluated. As a result, the authors successfully developed silver based brazing filler metals that have a low melting point below ～600°C and meet the above requirements by adding a small amount of indium as an alloying element into the Ag–Cu–Zn–Sn quaternary system alloy. The newly developed brazing filler metals are slightly inferior in wetting characteristics to BAg-1; however, the brazing filler metal containing ～3 mass-% indium element showed wetting characteristics comparable to those of BAg-1. Furthermore, the new brazing filler metals could produce joints with a high tensile strength equivalent to ～83% of that of a joint brazed using BAg-1.     

熔炼工艺和增强相含量对Sn基复合钎料显微组织的影响

分别研究了不同冷却速率和增强相添加量对内生法制备的Cu6Sn5颗粒增强型复合钎料以及Ni颗粒增强复合钎料显微组织的影响,并得出最佳的冷却工艺条件。结果表明:空冷条件(冷却速率为2℃/s)下制备的Cu6Sn5颗粒增强型复合钎料拥有最佳的显微组织形貌特征,其金属间化合物(IMC)尺寸最小,分布最均匀。对于外加法制备的Ni颗粒增强型复合钎料,其内部大尺寸IMC对周边三元共晶组织生长方向产生严重影响。此外,值得注意的是,当Ni质量分数为0.45%时,显微组织中出现了由IMC聚集形成的树叶和雪花形态。当Ni质量分数增加至2.0%时,由于Ni元素在钎料基体中固溶的作用,显微组织中出现了均匀分布的形状和大小不一的黑色斑点。     

含锆Cu-P基非晶钎料钎焊紫铜接头的连接强度及微观组织

采用CuP7.7Sn5.4Ni14Si0.2Zr0.04非晶和常规钎料钎焊紫铜,分析了钎料和接头的微观组织及钎焊工艺对接头强度的影响.结果表明,相对于非晶钎料,常规钎料对钎焊工艺的敏感性更大;在相同的试验条件下,采用非晶钎料钎焊的接头强度比常规钎料提高30%以上;非晶钎料看不到明显的相结构,而常规钎料主要由初生（Cu,...     

Cu-P基非晶钎料钎焊机理

采用CuP7．7Sn5．4Nil4Si0．2Zr0．04晶态与非晶钎料钎焊紫铜,通过微观手段对比分析了钎焊温度和保温时间对晶态与非晶态钎料钎焊接头成分和组织的影响．结果表明,CuP7．7Sn5．4Nil4Si0．2Zr0．04非晶钎料钎焊接头由界面区、扩散区以及钎缝中心区组成;随钎焊温度提高或保温时间增加,晶态钎料和非...