金/钯基贵金属钎料研究进展

贵金属钎料在电子工业、微电子封装、真空多级钎焊、高温技术、饰品制造业及航空航天等诸多领域占据重要地位,金/钯基贵金属钎料的研发及应用一直是国内外研究的热点。详细介绍工业生产、军工及民用等领域中常用的低/中/高温金基钎料,电子工业分级钎焊用、高温耐热型和具备特殊性能的钯基钎料,总结各个系列钎料特点、钎焊性能及用途,并简单概述银基钎料特性。综合评述贵金属钎料发展和应用中出现的加工性能差、经济成本高、含致毒污染元素、焊点可靠性不理想及模拟基础数据库匮乏等问题,从制备工艺、微合金化、添加强化相、匹配助焊剂和钎料计算机模拟等方面展望贵金属钎料未来发展趋势,并从中寻求对现存问题的解决措施,为贵金属钎料的开发、应用及推广提供基础支撑。     

钯合金钎料的研究进展

钯合金钎料在电子工业、真空多级钎焊、高温技术、燃气轮机及航空航天等诸多领域占据重要地位,对其研发及应用一直是国内外研究的热点。介绍工业生产、军工及民用等领域中常用的电子工业分级钎焊用、高温耐热型和具备特殊性能的钯基钎料,总结各个系列钎料的特点、性能及用途,评述目前国内外钯钎料研究发展中存在的问题,并对钯钎料的发展趋势进行展望。     

饰品用贵金属合金及其钎焊工艺的发展

概述了金、银两类贵金属及其钎焊工艺的发展。介绍了各类型饰品用金、银合金种类、特性和应用范围,并针对不同类型的金、银合金所适用的钎焊材料及钎焊工艺。首饰用贵金属合金所使用的钎料种类繁多,国家标准中已规定适用于各行业的银合金钎料(包括含钯钎料)48个牌号,金合金钎料19个牌号,但未进一步对饰品用贵金属钎料进行规定。近年来市场对饰品用贵金属合金的需求逐年增长,对其成分的安全无害标准亦有提升,故饰品用贵金属合金钎料的无害化、系列化和标准化已成为必然趋势,相关研究在制定行业标准、提高国际市场竞争力上具有重要意义。     

电子工业用金基和银基中温钎料的研究进展

由于金基和银基合金钎料蒸气压低,润湿性好,焊接接头强度高,耐腐蚀性优良等特点,使它们成为电子工业中的主要钎焊材料.而熔化温度在400～600℃的电子封装用金基和银基钎料仍是研究的热点.这些钎料都普遍存在加工性不好等问题,给钎料的生产和应用带来了一定的局限性.本文概述了目前应用在电子工业中的金基和银基合金中温钎料的研究进展,同时也从钎料的钎焊特性和加工性能等方面展开了讨论.     

两种钎料对不锈钢钎焊接头组织和力学性能的影响

采用四号锰基钎料真空钎焊2Cr13不锈钢,研究了钎焊温度对其接头组织和室温及高温剪切强度的影响,并与Ni-Cr-P钎料钎焊不锈钢接头进行了对比.结果表明:四号锰基钎料钎焊接头组织由Mn-Ni基的单相Mn-Ni-Cu-Fe-Cr-Co固溶体组成,接头室温剪切强度随着钎焊温度的升高逐渐增加;Ni-Cr-P钎料钎焊接头组织由Ni-Fe基固溶体和Ni(Cr,Fe)-P化合物组成,接头室温剪切强度低于四号锰基钎料钎焊接头的室温剪切强度.当测试温度超过500℃时,Ni-Cr-P钎料钎焊接头的高温剪切强度降低幅度不大,四号锰基钎料钎焊接头降低明显,但仍高于Ni-Cr-P钎料钎焊接头的高温剪切强度.     

两种钎料大间隙钎焊K465合金接头组织及性能

采用预填镍基合金粉的方法,分别采用一种钴基钎料和一种镍基钎料对K465镍基铸造高温合金进行了大间隙钎焊试验。结果表明,这两种钎料均能实现K465合金的大间隙钎焊。钴基钎料钎焊接头微观组织主要包括镍基合金粉颗粒、粉颗粒间Ni-Co基固溶体以及固溶体上分布着的灰色块状相M23(C,B)6和白色块状相M3B2。镍基钎料钎焊接头微观组织包括镍基合金粉颗粒、粉颗粒间Ni-Cr基固溶体以及分布在颗粒上和颗粒间的白色物相M3B2。钴基钎料钎焊接头900℃平均抗拉强度520 MPa,高于镍基钎料钎焊接头的488 MPa,两者均超过了母材强度的50%。     

K447A镍基高温合金钎焊接头组织及性能

采用Co45NiCrWB和B-Ni54NbCoWCrS两种钎料对K447A镍基铸造高温合金进行了高温真空钎焊试验并做了后续热处理。结果表明,两种钎料钎焊接头致密完整,性能良好;钎焊接头的高温拉伸性能均都达到母材强度的60%以上;Co45NiCrWB钎料钎焊接头的高温持久性能要远好于B-Ni54NbCoWCrS钎料钎焊接头的高温持久性能。     

不同钎料钎焊K465高温合金接头的组织和性能

分别采用一种镍基活性钎料和Co45NiCrWB钴基钎料,在1 220℃下对镍基铸造高温合金K465进行了钎焊试验.结果表明,这两种钎料均可实现K465合金的钎焊.镍基活性钎料钎焊接头室温拉伸强度为862 Mpa,975℃持久强度基本达到母材性能指标的40%;Co45NiCrWB钎料钎焊接头室温拉伸强度为714 Mpa,975℃持久强度超过母材性能指标的40%,并可达到母材性能指标的50%.     

镓对Ag-Cu-Zn钎料组织和力学性能的影响

研究了不同镓含量银钎料的铺展性能、钎缝力学性能以及钎料的显微组织变化规律.结果表明,通过添加微量合金元素、优化含镓银钎料的化学成分,可得到铺展性能优良、钎缝力学性能较高的含镓银钎料.以黄铜为母材,采用火焰钎焊方法,分别采用对接和搭接接头形式,研究测试了钎焊接头的力学性能.结果表明,两种接头形式的钎焊接头均断裂在母材,说明含镓银钎料具有较高的钎缝力学性能,完全可以替代含镉的银钎料.     

钴铬合金与不锈钢的激光钎焊

采用激光钎焊技术,连接钴铬合金与不锈钢异质材料。通过扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪等设备及弯曲试验等测试方法,对比分析了添加银基钎料与未添加银基钎料的激光焊接头的组织和性能。结果表明,与未添加银基钎料的接头相比,添加银基钎料的接头组织与性能得到明显改善,接头组织中γ-Fe相含量增加,Cr_2Ni_3,Ni_(17)W_3等金属间化合物相含量减少,不锈钢侧熔合区形成黑色反应层宽度减少,弯曲角度增加,塑性增大。未添加银基钎料接头弯曲角度约为80°,断口呈现韧-脆混合断裂特征,韧窝较大。添加银基钎料后,接头弯曲角度达到130°,断口呈现韧性断裂特征,韧窝较小。     

钯系钎料的技术标准

钯系钎料的技术标准刘泽光（贵金属研究所昆明６５０２２１）钯系钎料为英国首先开发，钎料产品在５０年代未开始应用于工业生产［１～３］，其国家标准也制订得最早［４］．到７０～８０年代，日本和美国才制订或将钯系钎料纳入有关标准［５～７］之中。我国钯系钎料７０...     

镓对AgCuZn钎料组织和性能的影响

研究了不同镓含量银钎料的熔化温度、铺展性能、钎缝力学性能以及钎料的显微组织变化规律.结果表明,随银钎料中Ga元素含量的增加,钎料的熔化温度降低,铺展性能改善,且显微组织有明显改变.分别以紫铜、黄铜为母材,采用火焰钎焊方法,采用对接和搭接接头形式进行钎焊,研究了钎焊接头的力学性能.除黄铜对接外,其它形式的接头断裂位置均在母材上,说明含镓银钎料的力学性能优良;对于黄铜对接接头来说,钎焊接头的抗拉强度随银钎料中镓含量的增加而逐渐增大,当镓含量为3%时,钎料的综合性能最好.     

Ag基中温钎料及焊膏的研究进展

Ag基钎料具有良好的润湿性、耐腐蚀性、导电性、导热性和高强度等特点,使其成为应用广泛的钎焊材料。通常以银基钎料为基础添加合金或稀土元素来改善其性能,同时对钎料的制备工艺进行创新。随着焊料的发展,焊膏这种新型焊接材料取代传统钎料。综述了Ag基为主中温钎料的研究现状以及中温银基焊膏的研究进展,展望了银基中温钎料的发展方向。     

Ni－Cr－Co－B高温镍基钎料的研究

本文提出一种不含Ｓｉ的镍基Ｎｉ－Ｃｒ－Ｃｏ－Ｂ高温钎料．对一系列Ｎｉ－Ｃｒ－Ｃｏ－Ｂ钎料的熔化特性、钎焊工艺性能、钎料组织以及钎焊接头的室温和高温强度、接头韧性进行了研究，并与标准镍基钎料ＢＮｉ－１ａ和ＢＮｉ－５进行了比较研究结果表明，Ｎｉ－Ｃｒ－Ｃｏ－Ｂ钎料钎焊的高温合金接头的高温性能和韧性均超过标准镍基钎料．     

纳米Ag颗粒增强复合钎料蠕变性能的研究

制备纳米Ag颗粒增强的Sn-Cu基复合钎料.研究不同温度载荷下复合钎料钎焊接头的蠕变断裂寿命,并与Sn-0.7Cu基体钎料钎焊接头进行对比.此外,确定纳米Ag颗粒增强的Sn-Cu基复合钎料钎焊接头在不同温度和应力水平下的应力指数和蠕变激活能,建立复合钎料钎焊接头的稳态蠕变本构方程.结果表明,在不同的温度和应力下,与Sn-0.7Cu钎料钎焊接头相比,纳米Ag颗粒增强的Sn-Cu基复合钎料钎焊接头的蠕变断裂寿命均有所提高,且具有更高的蠕变激活能,说明复合钎料钎焊接头具有更优的抗蠕变性能.     

国际钎焊技术最新进展

总结了最近3年来的4次国际焊接会议有关钎焊技术的最新进展.介绍了轻合金(包括铝合金、钛合金、镁合金)用新型钎料(或钎剂),锡基、Au-Ge等低温钎料,以及陶瓷钎焊用高温钎料的最新研究成果;新颖的纳米复合钎料和纳米叠层箔带中间层扩散焊技术的研究得到了关注;特殊的钎焊新工艺,包括超声波辅助钎焊、气体保护电弧钎焊、等离子钎焊...     

Fe3Al合金与A3O4钢的炉中钎焊试验

采用Cu基、Ag基、Ni基钎料进行Fe3Al合金的炉中钎焊试验,并对钎焊接头进行了外观检查、金相显微组织观察及硬度检测.结果表明:炉中钎焊Fe3Al合金与A3O4钢是可行的,其中BAg50CuZn银基钎料和QNi-3镍基钎料能获得较好的钎焊效果;在BAg50CuZn和QNi-3钎料的接头区发生了钎料组元与母材的深度扩散反应,呈现良好的冶金结合效果;QNi-3钎料的接头区具有较高的硬度,表明其具有较高的强度和较好的高温性能,能较好地发挥Fe3Al合金的使用性能.     

Ga2O3对Ag30CuZnSn药芯银钎料钎缝组织及钎焊接头性能的影响

向Ag30CuZnSn药芯银钎料药粉中添加Ga₂O₃,研究了Ga₂O₃对Ag30CuZnSn药芯银钎料钎缝组织的影响及钎焊接头性能的影响. 结果表明,微量Ga₂O₃可以显著提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能且可以减少药芯中钎剂的添加量. Ga₂O₃添加量为0.4%（质量分数）时,钎料润湿铺展性能和钎焊接头抗剪切强度达到最佳值. 这是因为Ga₂O₃属于表面活性物质,可以显著降低熔融钎料和母材之间的界面张力,从而提高了钎剂粉末的去膜效果,进而提高银钎料的润湿铺展性能. 药芯银钎料基体及钎缝组织主要由以CuZn相为主的固溶体、银基固溶体和铜基固溶体构成. 火焰钎焊时,添加0.4%Ga₂O₃（质量分数）时作用效果最佳,钎缝组织的细化与钎着率的提高(钎着率提高至95%以上)使得钎焊接头抗剪强度提高了11%以上,钎焊接头断口组织的形貌证明了上述结果.     

钯系钎料的特性及应用态势

钯能与Au、Ag、Mo、W等元素形成连续固溶体或有限固溶体。钯系钎焊接头具有良好的工艺特性和机械性能。电子工业用的钯系钎料业已标准化专业化,热强型钯系钎料及某些专用钎料正在开发。     

微量In对AgCuZn钎料组织和性能的影响

研究了不同In含量银钎料的熔化温度、铺展性能、钎料显微组织以及钎缝力学性能的变化规律.以紫铜、黄铜为母材,采用火焰钎焊方法,用对接和搭接接头形式进行钎焊试验.结果表明,在银钎料中添加微量In元素,能够降低钎料的熔化温度,改善钎料的铺展性能,并显著改变钎料显微组织.对于黄铜对接来说,钎焊接头的抗拉强度,随银钎料中In含量的增加而呈抛物线方式增加;除黄铜对接接头外,其它形式的接头断裂位置均在母材上,说明含In银钎料的力学性能优良.