合金元素对AgCuZn系钎料合金组织与性能的影响

通过向AgCuZn系钎料合金中添加适量的合金元素Sn,Ni,P,研究了不同元素含量的Sn,Ni,P对AgCuZn系无镉钎料组织性能的影响.结果表明,随着Sn元素含量的增加,钎料的润湿铺展性能整体呈上升趋势;P元素的加入可以降低液态钎料与试件间的表面张力,改善钎料的润湿性和流动性.显微组织分析表明,AgCuZn系钎料合金微观组织主要由富Cu相、CuZn化合物相、Cu5.6Sn化合物相、Cu40.5 Sn11化合物相和Ag的析出相组成,AgCuZn钎料合金中加入Sn元素后生成粗大的树枝晶,使钎料脆性增大;钎料合金中加入Ni元素,生成灰黑色的Ni3P化合物相,微观组织细化;P元素的加入生成灰色的Cu3P化合物相.     

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元素含量对BiSbSnxNi钎料润湿性能和抗剪强度影响

研制开发高温无铅软钎料一直是钎焊领域一大难题.熔点为270℃左右的Bi5Sb8Sn钎料因润湿性能和抗剪强度达不到要求而受到限制.通过在Bi5Sb8Sn中添加不同含量Ni元素形成新型BiSbSnNi四元合金,来改善Bi5Sb8Sn合金的润湿性能和力学性能.结果表明,尽管Ni元素的添加使BiSbSnxNi钎料合金铺展面积均较基体钎料差.但Ni元素的最佳添加量为2%时,可以改善钎料中金属间化合物的生成,能够增大钎料的铺展面积.当Ni元素含量为3%时,钎料合金的抗剪强度最高.在Ni元素含量为4%时,IMC厚度明显增加,且出现条状的富铋相,对钎料焊接接头的抗剪强度产生不利影响.     

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。     

Ni/P/Ce元素对SnAgCu无铅钎料性能和组织的影响

研究添加微量单一Ni、P或稀土Ce元素对Sn3.0Ag0.5Cu(质量分数, %)无铅钎料熔化温度、润湿性能、时效前后钎焊接头的剪切强度和显微组织的影响。结果表明：单一Ni、P和稀土Ce元素的添加,对Sn3.0Ag0.5Cu钎料合金的熔化温度影响很小;P元素的加入能够增大合金的润湿力,缩小润湿时间。加入单一的Ni或稀土Ce元素对合金的润湿性能和接头时效前的剪切强度影响不大,但能够很好地抑制高温时效引起的接头剪切强度的下降。此外,P 元素的添加明显地改善了合金的抗氧化性能,但稀土Ce元素的添加对其有所恶化。这些性能的改变与微量Ni、P或稀土Ce元素对其显微组织的影响有关     

快速凝固对Sn2．5Ag0．7Cu钎料合金熔化与铺展特性的影响

采用单辊法制备了快速凝固态Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金薄带.通过DSC检测和铺展试验研究了快速凝固对Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金熔化与铺展特性的影响.结果表明:快速凝固态钎料熔化区间为6℃.较常态钎料小9℃;与常态钎料相比,快速凝固态钎料能够在较低温度(260℃)、较短时间(3 min)实现速度更快、面积更大的铺展.     

SnAgCuEr系稀土无铅钎料的显微组织

系统研究了添加微量稀土Er对Sn3.8Ag0.7Cu无铅钎料合金显微组织和性能的影响.试验发现,微量Er的添加,使Sn3.8Ag0.7Cu钎料合金的熔化温度稍有降低,铺展面积有所增加,抗剪强度有所提高.通过显微组织观察,加Er后网状共晶物体积百分比增大,初晶金属间化合物(IMC)的尺寸变小.微量Er抑制了时效过程钎料与铜基体界面IMC层(IML)的增厚,时效400 h后差别更明显,有利于提高钎料接头的可靠性.指出含微量稀土的SnAgCuEr合金是性能优良的无铅钎料合金.     

Ni/P/Ce对SnAgCu抗氧化性能和结晶裂纹的影响

通过向Sn3.0Ag0.5Cu(SAC305)合金中添加微量的Ni,P和Ce元素,研究了各添加元素对合金钎料高温抗氧化性能和结晶裂纹的影响.结果表明,Ni元素的添加对钎料合金抗氧化性能没有很明显的改善,但明显地减少了合金表面结晶裂纹的总长度,抑制其产生;微量P元素的添加由于在合金钎料表面形成了复杂的致密新相,可以防止熔化钎料的表面直接与空气接触,明显改善了合金的抗氧化性能,但P元素的添加却增加了合金表面结晶裂纹的产生;Ce元素的添加恶化了钎料合金的抗氧化性,对合金表面的结晶裂纹抑制作用较小.     

Sn元素添加量对Zn4Al3Cu钎料电阻率及钎焊工艺性能的影响

采用合金化原理在Zn4Al3Cu基体上添加0~15%Sn,研究了Zn4Al3CuxSn钎料合金的电阻率和钎焊工艺性能.结果表明,随着Sn元素添加量的增加,Zn4Al3CuxSn钎料合金电阻率逐渐降低;当Sn元素添加量为15%时,Zn4Al3Cu15Sn钎料合金的电阻率为7.9×10^-7Ω·m,较基体钎料降低47%.Sn元素添加量不大于10%时,随着Sn元素添加量的增加,Zn4Al3CuxSn钎料合金铺展面积直线上升,其中Zn4Al3Cu10Sn铺展面积最大为98.3 mm²,较基体钎料提高了59.1%,这主要与形成SnZn共晶相及界面金属间化合物有关.因此从Sn元素对钎料合金电阻率及钎焊工艺性能影响考虑,最佳Sn元素添加量为10%.     

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.     

Ni含量对304/Sn-8Sb-4Cu-xNi/304钎焊接头组织与剪切性能的影响

研究了Ni含量对Sn-8Sb-4Cu-xNi(x=0, 0.5, 1和2,质量分数)钎料熔点和微观组织的影响,用Sn-8Sb-4CuxNi钎料对304不锈钢进行钎焊连接,分析了接头的界面组织与剪切性能.结果表明,添加不同含量的Ni后,Sn-8Sb-4Cu-xNi均为近共晶钎料,其熔点约为245℃;Sn-8Sb-4Cu钎料组织由α相基体、Sb₂Sn₃+Cu₆Sn₅+Sn复合相和Cu₆(Sn,Sb)₅相组成.添加Ni元素后,钎料中块状Cu₆(Sn,Sb)₅转变为细小、均匀分布的(Cu,Ni)₆(Sn,Sb)₅.当Ni含量小于1%时,随Ni含量的增加,钎料中的复合相和(Cu,Ni)₆(Sn,Sb)₅相均增加;当Ni含量为2%时,钎料中的复合相和(Cu,Ni)₆(Sn,Sb)₅相均减少,但(...     

Bi对Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料熔点及润湿性能的影响

研究了添加适量的Bi元素对低银型Sn-0．3Ag-0．7Cu无铅钎料合金性能的影响,应用差示扫描量热仪和SAT-5100型润湿平衡仪对Sn-0．3Ag-0．7Cu·xBi（x=0.1,3,4．5）钎料的熔点、润湿性能作了对比试验分析。结果表明,一定量Bi元素的加入可以降低Sn-0．3Ag-0．7Cu钎料合金的熔点,并改善其润湿性能。但过多的Bi元素会导致钎料的液固相线温度差增大,塑性下降,造成焊点剥离缺陷。综合考虑得到Sn-0．3Ag-0．7Cu-3．0Bi无铅钎料具有最佳的综合性能。     

Microstructural evolution and tensile properties of Sn-5Sb solder alloy containing small amount of Ag and Cu

The near peritectic Sn-5Sb Pb-free solder alloy has received considerable attention for high temperature electronic applications, especially on step soldering technology, flip-chip connection. In the present study, a separate addition of the same amount of Ag and Cu are added with the near-peritectic Sn-5Sb solder alloy to investigate the effect of a third element addition on the microstructural, thermal and mechanical properties of the newly developed ternary solder alloys. The results indicate that the melting point of Sn-5Sb solder is enhanced by Ag and Cu additions. Besides, the Ag and Cu content refine the microstructure and form new intermetallic compounds (IMCs) with the near-peritectic Sn-5Sb solder alloy. The tensile tests revealed that all alloys exhibit higher mechanical strength with increasing strain rate and/or decreasing testing temperature, suggesting that the tensile behavior of the three alloys is strain rate and temperature dependence. The yield and ultimate tensile strength are higher for Sn-5Sb-0.7Cu alloy compared with Sn-5Sb and Sn-5Sb-0.7Ag alloys. Good mechanical performance of Sn-5Sb-0.7Cu solder is often correlated to a fine β-Sn grain size and more dispersed Cu-Sn IMC particles, which makes the solder exhibit high strength and yield stress.     

Effect of Nd and La on surface tension and wettability of Sn-8Zn-3Bi solders

Maximum bubble pressure measurement was employed to evaluate surface tension of Sn-8Zn-3Bi- （0-0.15）Nd and Sn-8Zn-3Bi-（0 -0. 15）La solder melts. Wetting balance method was used to measure wetting force and wetting time on Cu substrate of the two group solders. The experimental results show that minute amount of Nd or La addition to Sn-8Zn-3Bi solder causes significant decrease of the surface tension of the solder melts at 200 - 240 ℃ and Nd addition is more effective on reduction of surface tension than that of La. Nd or La addition has the effect on enhancing the wetting force of the solder melts on Cu substrate, which results from the de- crease of interracial tension between the solder melt and Cu substrate. The wetting force reaches the maximum when 0.1% Nd is added to the base alloy. The contact angle between Sn-8Zn-3Bi base solders and Cu substrate decreases with the addition of Nd or La and the minimum of the contact angle is obtained from the solder with 0.1% Nd addition.     

低熔点Sn-Zn-Bi无铅钎料的组织和性能

研究了Sn—Zn—Bi钎料的组织、相变及润湿性．在Sn-9Zn二元共晶的基础上加入质量分数为(2～10)％的Bi,合金结晶过程中形成富Zn的初生相．这导致合金的结晶温度降低,也标志着熔点的降低,但熔程扩大．在加Bi基础上,适当降低Zn的含量则可以缩小熔程,且熔点无明显变化．Bi的加入明显改善了Si—Zn系钎料的润湿性,提高了钎料在Cu基底上的铺展面积,缩短了润湿时间．钎料中Zn原子向Cu基底的扩散而形成扩散反应层,导致钎料熔体／Cu界面能的下降．因此,钎料中Zn含量提高,其在Gu基底上的铺展面积增大,润湿力提高．而由于扩散过程需要一定时间,导致润湿时间延长．因此,必须合理控制Zn的含量以获得铺展性与润湿时间的良好匹配．     

无铅焊料在NaCl-Na_2SO_4-Na_2CO_3模拟土壤溶液中的腐蚀浸出行为

研究了Sn-3.5Ag-0.75Cu和Sn-0.75Cu焊料合金在NaCl-Na_2SO_4-Na_2CO_3模拟土壤溶液中的腐蚀浸出行为,并与Sn-37Pb焊料合金的腐蚀浸出行为对比分析。研究表明,这3种焊料合金中Sn的浸出量随时间的延长趋于平缓,且Sn-0.75Cu焊料合金中Sn的浸出量最高,添加Ag元素后明显抑制了Sn-3·5Ag-0·75Cu焊料合金中Sn的浸出;Ag,Cu,Pb的浸出量随时间的延长呈线性增加,且Ag,Cu的浸出量较少。3种焊料合金浸出后表面产物层较厚,主要由Sn_4(OH)_6Cl_2和SnO组成,其中Sn-0.75Cu焊料合金的表面产物层有裂纹和孔洞,Sn-3.5Ag-0.75Cu焊料合金的表面产物相对致密,而Sn-37Pb焊料合金的表面产物局部出现剥落现象。这3种焊料合金浸出动力学行为存在差异,主要与表面产物的相组成和形貌有关。     

In对Sn-8Zn-3Bi无铅钎料润湿性的影响

首先采用铺展法测试了Sn-8Zn-3Bi-(0～5)In钎料合金的铺展性.结果表明,少量In的加入提高了钎料的润湿性.当In含量达到0.5%时(质量分数,下同),钎料在铜基底上的铺展面积最大.采用气泡最大压力法对Sn-8Zn-3Bi-(0～1.5)In钎料熔体进行了表面张力测试.加入0.5%的In大大降低了Sn-8Zn-3Bi钎料熔体的表面张力,但进一步增加In的含量导致熔体表面张力增大.最后采用润湿平衡法对上述钎料进行了润湿力测试.结果表明0.5%In的加入使合金的润湿力达到最大,其原因是钎料/铜界面的界面张力减小.     

Development of high strength Sn-0.7Cu solders with the addition of small amount of Ag and In

Nowadays, a major concern of Sn-Cu based solder alloys is focused on continuously improving the comprehensive properties of solder joints formed between the solders and substrates. In this study, the influence of Ag and/or In doping on the microstructures and tensile properties of eutectic Sn-0.7Cu lead free solder alloy have been investigated. Also, the effects of temperature and strain rate on the mechanical performance of Sn-0.7Cu, Sn-0.7Cu-2Ag, Sn-0.7Cu-2In and Sn-0.7Cu-2Ag-2In solders were investigated. The tensile tests showed that while the ultimate tensile strength (UTS) and yield stress (YS) increased with increasing strain rate, they decreased with increasing temperature, showing strong strain rate and temperature dependence. The results also revealed that with the addition of Ag and In into Sn-0.7Cu, significant improvement in YS (∼255%) and UTS (∼215%) is realized when compared with the other commercially available Sn-0.7 wt. % Cu solder alloys. Furthermore, the Sn-0.7Cu-2Ag-2In solder material developed here also exhibits higher ductility and well-behaved mechanical performance than that of eutectic Sn-0.7Cu commercial solder. Microstructural analysis revealed that the origin of change in mechanical properties is attributed to smaller β-Sn dendrite grain dimensions and formation of new inter-metallic compounds (IMCs) in the ternary and quaternary alloys.     

微量稀土La对Sn-Zn-Al无铅焊料性能的影响

采用真空熔炼技术成功制备Sn-(8.98-x)Zn-0.02Al-xLa(x=0.02～0.12)焊料。采用XRD衍射、DTA、SEM等手段分析了焊料的熔点、显微结构及焊料对Cu基板的润湿性等性能。结果表明,添加适量的稀土元素La能较好地提高Sn-Zn-Al基焊料熔点,改善焊料的铺展能力和组织均匀性。在Sn-(8.98-x)Zn-0.02Al-xLa焊料中,稀土La的最佳添加量为0.04%。     

Sn-Ag-Cu-In无铅钎料润湿性能及显微组织

在Sn-1.2Ag-0.6Cu合金中添加0～1.0%的In元素,研究了Sn-Ag-Cu-In无铅钎料的熔化温度、润湿性能及显微组织.结果表明,添加In元素对钎料的熔化温度有一定的降低作用,在相同的试验温度下,含铟钎料粘度更低,流动性更强,钎料的润湿性能随之改善.低银Sn-Ag-Cu钎料在空气中的润湿时间在260℃才达到...