Al2O3陶瓷活性连接用AgCuInTi合金钎料性能

通过在Ag-26Cu-5Ti钎料中添加21. 5%In,设计开发了一种新型Ag Cu In Ti合金钎料,用于实现Al2O3陶瓷与无氧铜的活性连接,同时改善流动性,提高活性。对钎料的固液相温度与润湿铺展性能进行分析,并测试了Al_2O_3/Ag Cu In Ti/Cu试验件抗拉强度和气密性。通过金相显微镜、扫描电子显微镜观察试验件微观界面组织,进一步探究Ag Cu In Ti合金钎料的活性连接反应机理。结果表明,Ag Cu In Ti合金钎料在750℃实现了对陶瓷和金属的真空活性连,降低了钎焊温度,满足分级钎焊和补焊的需求,且形成结合紧密的反应界面,证明其对陶瓷具有良好的润湿性;钎焊过程中合金钎料中的Ti元素向Al_2O_3陶瓷界面富集,形成多个界面产物,而合金钎料中Ag元素、Cu元素、In元素与无氧铜发生溶解扩散,生成新的化合物相,最终实现陶瓷与金属的冶金结合。     

TiZrNiCu非晶钎料钎焊TiB_w/TC4复合材料和Ti60合金（英文）

使用TiZrNiCu非晶钎料成功实现了TiB_w/TC4复合材料和Ti60合金的钎焊连接。通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪及万能材料试验机表征钎焊接头的组织及性能。在940°C保温10 min下,钎焊接头的典型界面组织为Ti Bw/TC4复合材料/β-Ti+Ti B晶须/(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层/β-Ti层/Ti60合金。钎焊过程中元素向母材中的扩散过程直接影响接头界面结构。钎焊温度的升高使(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层的厚度减小,当钎焊温度超过1020°C时,(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层消失。钎焊温度较低时,生成的脆性相(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)不利于接头性能。接头剪切强度随钎焊温度的升高呈先增加后降低的趋势,在1020°C下获得最大的剪切强度368.6 MPa;而当钎焊温度达到1060°C时,接头强度降低,这是由于形成了粗大的层状(α+β)-Ti组织。     

Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料对表面贴装元件的最佳润湿工艺参数试验研究

采用润湿平衡法研究了新型无铅钎料Sn2.5Ag0.7CuxRE对表面贴装元件的润湿性能。通过正交试验分析表明,钎焊温度对润湿力起显著作用,当采用水基免清洗助焊剂时,Sn2.5Ag0.7CuxRE无铅钎料合金钎焊的最佳工艺参数分别为:预热时间15 s、钎焊温度250℃和钎焊时间3 s。与两种商业应用的无铅钎料的润湿性能的比较表明,在该工艺条件下,Sn2.5Ag0.7CuxRE无铅钎料合金的润湿性能可略优于商用钎料,表明该钎料在选择合适的钎焊参数和钎剂后,可以满足表面组装行业对无铅钎料润湿性能的要求。     

TiAl基合金与Ti合金的真空钎焊

采用Ag-Cu钎料与Ti-Zr-Ni-Cu钎料,对TiAl与Ti合金进行了真空钎焊试验,主要研究了采用两种钎料时的界面反应以及钎焊温度对界面组织及性能的影响.研究发现,采用Ag-Cu钎料时界面结构为:Ti/Ti(Cu,Al)2/TiCux Ag(s,s)/Ag(s,s)/Ti(Cu,Al)2/TiAl,当钎焊温度T=1 223 K,保温时间t=10 min时接头的剪切强度达到223.3 MPa;采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料时在界面出现了Ti2Ni,Ti(Cu,Al)2等多种金属间化合物,当钎焊温度T=1 123 K,保温时间t=10 min时接头的剪切强度达到139.97 MPa.     

Si3N4/AgCu/TiAl钎焊接头界面结构及性能

采用AgCu非活性钎料实现了Si3N4陶瓷与TiAl基合金的钎焊,确定接头的典型界面组织结构为:TiAl/Ti3Al+Ti(s,s)/AlCuTi/Ag(s,s)+AlCu2Ti/Ti5Si3+TiN/Si3N4陶瓷。钎焊过程中,活性元素Ti从TiAl母材溶解到钎料中与Si3N4陶瓷发生反应润湿,实现了TiAl与Si3N4陶瓷的连接。随着钎焊温度的升高及保温时间的延长,靠近Si3N4陶瓷的TiN反应层厚度增加,Ag基固溶体中弥散分布的AlCu2Ti化合物聚集长大成块状,导致接头性能下降。当钎焊温度T=860℃,保温时间为5min时接头抗剪强度达到最大值124.6MPa。基于反应热力学及动力学计算TiN层反应激活能Q约为528.7kJ/mol,860℃时该层的成长系数KP=2.7×10-7m/s1/2。     

多元铜基活性钎料对c-BN的润湿性与微观组织

采用座滴法试验研究了多元铜基活性钎料中Ti,Zr活性元素对c-BN润湿性的影响,借助于扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD),结合键参数理论分析探讨了多元铜基活性钎料的微观组织,发现钎料主要由Cu固溶体、富Sn相和少量金属间化合物组成.通过计算元素间化学亲和力大小,进一步阐述了多元铜基活性钎料中Ti,Zr活性元素对c-BN润湿性的影响机制.结果表明,多元铜基活性钎料中,添加Ti活性元素比Zr元素更容易润湿c-BN.     

金刚石/铜复合材料与氧化铝陶瓷的Ag-Cu-Ti活性钎焊(英文)

金刚石/铜复合材料具有低膨胀系数和高热导率等优异性能,使其成为一种理想的电子封装材料。采用97%(72Ag-28Cu)-3%Ti活性钎料对金刚石/铜复合材料和氧化铝陶瓷进行钎焊。发现活性钎料在氧化铝陶瓷和金刚石薄膜表面均具有良好的润湿性,在两者表面的平衡润湿角均小于5°。讨论了主要钎焊条件(如钎焊温度和保温时间等)对接头性能的影响。发现钎焊过程中Ti元素聚集在金刚石颗粒的表面形成TiC化合物,且TiC化合物的形貌与钎焊接头的剪切强度具有紧密联系。推测合适的TiC化合物层厚度可改善钎焊接头的剪切强度,而颗粒状的TiC化合物及过厚的TiC化合物层却会损害钎焊接头的性能。获得的最大剪切强度为117MPa。     

TC4钛合金/304不锈钢异种材料蜂窝结构钎焊工艺

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni和Ag-28Cu两种钎料分别对TC4钛合金面板/304不锈钢蜂窝芯异种材料蜂窝结构进行了钎焊,对钎焊界面组织和蜂窝结构的力学性能进行了对比分析. 结果表明,Ti基钎料与304不锈钢蜂窝芯箔材界面润湿反应性能较差且Ti基钎料钎缝显微硬度较高,导致钎焊界面强度低,蜂窝拉伸力学性能差. Ag基钎料与304不锈钢蜂窝芯箔材和TC4面板均发生显著的界面反应,钎焊温度830 ℃,保温时间10 min时,蜂窝抗拉强度为10.35 MPa,呈蜂窝芯破坏特征. Ag基钎料蜂窝抗拉强度明显优于Ti基钎料结果,适用于TC4钛合金面板/304不锈钢蜂窝芯异种材料蜂窝钎焊.     

水洗钎剂下SnAgCuRExNi与铜引线的润湿适配性

采用润湿平衡法,选用商用水洗钎剂,研究了镍添加量及钎焊工艺参数对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金在铜引线上的润湿适配性. 结果表明,当Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金中镍添加量为0.05%时,钎料合金显微组织明显细化;当钎焊温度为255 ℃、钎焊时间为5 s、浸渍速度为20 mm/s、浸渍深度为3 mm的情况下, 其与φ0.6×30 mm的铜引线具有较好的润湿适配性,即具有较短的润湿时间,较小的润湿角,较大的润湿力,符合润湿力、润湿时间和润湿角的相关标准,完全满足现代表面组装技术对无铅钎料润湿性能的要求.     

铝/石墨超声波辅助活性钎焊技术

采用Sn5Ag8Ti活性钎料,分别在真空下和采用超声波辅助钎焊技术在大气下对铝和石墨进行了钎焊,研究了超声波作用时间对钎料润湿母材与接头强度的影响,并从微观上与真空钎焊的接头形貌对比,研究了超声波作用下钎料在母材表面形成的微射流作用。结果表明,超声波作用2 s时钎料完全润湿铝,超声波作用6 s时,钎料完全润湿石墨,而且随着超声波作用时间的增加,钎料在母材上润湿的面积逐渐增大,钎焊接头的剪切强度也逐渐增强,超声波作用10 s时剪切强度达到最大值16 MPa。     

Sn-9Zn-xAg无铅钎料润湿性能及焊点力学性能

研究了合金元素Ag的添加量对Sn-9Zn无铅钎料润湿性能及其焊点力学性能的影响.结果表明,当Ag元素的添加量(质量分数)为0.3%时,钎料具有最好的润湿性能,焊点的力学性能最佳,焊接接头的断口形貌显示钎料与铜基板接头断口处有明显的韧窝,是典型的韧性断裂;当Ag元素的添加量(质量分数)为0.5%～1.0%时,钎料的润湿性能下降,当Ag元素的添加量(质量分数)增加到1.0%时,焊点的力学性能有所下降,在断口的韧窝底部有大颗的Cu-Zn,Ag-Zn金属间化合物.因此,Sn-9Zn无铅钎料中合金元素Ag的最佳添加量(质量分数)为0.3%.     

锗的表面吸附作用对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu界面及润湿性能的影响

分析了Sn2．5Ag0．7Cu／Cu钎料在添加活性元素前后,润湿性能及界面形貌的演变规律．测定了Ge元素含量不同时钎料的铺展面积,用扫描电镜对化合物的形态进行了分析．分析了钎焊时固液相界面张力与活性元素在该处吸附量的关系及其对润湿性能的影响．结果表明,在钎料中Ge元素质量分数为0．5％时,其在界面处的吸附量明显增加,化合物向前生长趋势强烈,润湿铺展面积最大．在质量分数为1．0％时其吸附量依然明显,但润湿效果减弱,且化合物的厚度相对变薄．这说明Ge元素在一定的范围内会降低钎焊界面处的张力,并且当偏聚量较大时可抑制铜和钎料之间的扩散作用,阻碍化合物生长．     

TC4钛合金钎焊接头的组织与性能

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni钎料对TC4钛合金进行了钎焊,钎焊温度为900 ℃,保温时间分别为30、60和90 min。结果表明,在900 ℃时该钎料可润湿TC4母材,润湿角平均值为16.7°。保温时间为90 min时,钎焊界面中心处钎料元素已扩散得较充分,与钎料合金成分相比,Zr元素由37.5%降低至1.79%,Cu和Ni元素分别由15%和10%降低至1.66%和1.64%。TC4钛合金钎焊试样的室温抗拉强度平均值为1007.6 MPa,多数试样断于母材,属于微孔聚合机制导致的断裂失效。     

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。     

合金元素对Ti-Ni-Cu系钎料性能的影响

本实验设计一系列不同成分的Ti-Ni-Cu系钎料,研究合金元素B、Si、Zr等对钎料非晶形成能力和性能的影响.结果表明:微量B、Si元素均能显著改善Ti-Ni-Cu系钎料对Si3N4陶瓷的润湿性;在相同试验条件下,添加0.2%B的Ti40Ni15Cu钎料铺展面积最大;不含zr元素的Ti-Ni-Cu系钎料合金的非晶形成能力均很差.本实验设计的Ti40Zr20Ni20CuB0.2、Ti40Zr20Ni25CuB0.2两种钎料既具有良好的润湿性,又具有良好的非晶形成能力;与Ti40Zr25Ni15Cu非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷的接头相比,Ti40Zr20Ni20CuB0.2、Ti40Zr20Ni25CuB0.2非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷接头的室温强度变化不大,但高温强度有明显提高.     

温度对添加泡沫Cu的TC17-C/C复合材料钎焊接头力学性能和微观组织的影响

以泡沫Cu作为应力缓冲中间层,采用Ag-Cu-Ti合金作为钎料,采用不同的温度真空钎焊C/C复合材料和TC17钛合金。通过剪切试验测试不同钎焊温度下接头的力学性能,并采用SEM、EDS和XRD分析钎焊接头的微观组织。研究表明:当钎焊温度为860℃时,钎焊接头获得最大的剪切强度24 MPa。钎焊后,中间层与母材连接紧密,无界面缺陷。在TC17钛合金侧,Ti元素和Cu元素发生界面反应,依次形成CuTi_2、CuTi的反应层;在中间层,Cu和Ti相互结合形成Cu4Ti_3金属化合物,还有Ag(s,s)和Cu(s,s)相;在C/C复合材料一侧,Ti和C发生界面反应形成Ti C化合物,改善了钎料对C/C复合材料表面的润湿性能,增强了钎焊接头的连接效果。     

半导体激光加热时间对焊膏在铜基板上润湿铺展性能的影响

采用半导体激光软钎焊系统对Sn63Pb37和Sn96Ag3.5Cu0.5焊膏在铜基板上的润湿铺展性能进行了试验,研究了不同激光加热时间对钎料润湿铺展性能的影响,采用扫描电镜分析了Sn63Pb37和Sn96Ag3.5Cu0.5钎缝的显微组织和钎缝界面区组织特征.结果表明,在一定的激光输出功率下,随着激光加热时间的增加,两种钎料的润湿性都得到提高.其中Sn-Pb钎料焊膏的加热时间达到1.5 s时,润湿面积和润湿角趋于稳定,而Sn-Ag-Cu钎料焊膏润湿性需要达到2.5 s时润湿面积和润湿角才趋于稳定.     

不同Ti含量对金基活性钎料的性能影响研究

研究了Ti含量(0wt%~7wt%)对Au-18Ni合金钎料性能的影响。结果表明:Ti的加入提高了钎料合金的峰值温度,对起始点温度影响不大;随着Ti含量的增加,钎料在95Al_2O_3陶瓷上铺展面积增大,润湿角减小;Ti提高了钎料对95Al_2O_3陶瓷的润湿性。采用扫描电镜和能谱分析仪分析界面的显微结构和元素变化趋势,得出了(Au-18Ni)+5Ti钎料钎焊的95Al_2O_3/1Cr18Ni9Ti接头效果良好的主要原因是活性元素Ti与95Al_2O_3发生反应而引起界面能的变化所致。     

含镓和铟的无镉银基中温钎料性能研究

通过在Ag-Cu-Zn系钎料中添加Ga,In,Sn,Ni等微量合金元素来综合调整钎料性能,将钎料中的含Ag量降低至16％左右,对钎料的力学性能、润湿铺展性能、钎料微观组织、钎焊性能等进行了分析测试.结果表明,通过适量添加微量合金元素,可在较低的含银量下获得性能良好的钎料.     

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.