Ni-P镀层厚度对Cu/Al接头界面结构与力学性能的影响

为了研究Ni-P镀层厚度对Cu/Al接头性能的影响,采用Zn98Al钎料对不同镀层厚度的T2 紫铜与 3003 铝合金进行了钎焊,获得一系列钎焊接头,研究了钎料在镀层铜板上的铺展润湿性能,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜对接头中Cu侧界面结构形态、化合物层厚度及种类等进行分析,进一步研究了镀层厚度对接头力学性能及断口形貌的影响.结果表明,随着镀层厚度增加,钎料在镀层铜板上的铺展面积呈先升后降的趋势,与无镀层铜板相比,当镀层厚度为 5～20 μm时,钎料的铺展面积由 62.4 mm2 增加到 189.5 mm2,增加了近 3 倍,此时,钎料的铺展面积稳定、润湿性能较好,有助于获得优质接头;与无镀层接头相比,镀层厚度小于5μm时,接头Cu侧界面结构仍为粗大的Cu3.2Zn4.2Al0.7 化合物层,接头强度变化不大;当镀层厚度为5～20 μm时,镀层有效阻隔了Cu,Al原子扩散,接头Cu侧界面结构转变为Ni-P镀层+较薄的Al3Ni化合物层,同时接头抗剪强度也增加到最大值 39 MPa,与无镀层接头相比提高了约 21.8%;当镀层厚度大于 20 μm时,接头Cu侧界面结构转变为部分熔解的不规则Ni-P镀层+ Al3Ni化合物层,此时接头抗剪强度开始急剧下降.综合考虑钎料的铺展润湿性能、接头Cu侧界面结构及接头力学性能,确定Ni-P镀层最佳厚度为 5～20 μm.