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Sn-Zn共晶焊料因其熔点较低、接近Sn-Pb焊料，且力学性能优良、价格低廉、绿色环保，有望成为新一代无铅焊料。但是，Sn-Zn合金的抗氧化性、润湿性较差，阻碍了它的广泛应用。因此，Sn-Zn共晶焊料引起国内外众多研究者的关注，成为目前无铅焊料的重要研究课题之一。本论文以应用潜力巨大的Sn-9Zn合金为对象，以提高焊料抗氧化性为主要目标，并综合考虑合金的润湿性、熔点及力学性能，选择Cr、Al、Ti、La等代表性合金元素，对Sn-9Zn-M三元合金焊料的各种性能进行了系统研究。在此基础上，遴选出能够显著改善焊料抗氧化性和力学性能的Sn-9Zn-Cr合金，就其制备方法、不同Cr含量对各项性能的影响、焊点界面反应行为及其作用机理作了详细的研究。研究表明：在Sn-9Zn中添加微量Cr、Al、Ti、La元素，除La以外，其它三种元素对焊料的抗氧化性均有明显的改善，但作用机理各不相同。Al或Ti的加入，改变了氧化顺序，优先于Zn发生氧化，在焊料表面形成稳定致密的氧化膜，进而阻止焊料的进一步氧化，提高了Sn-9Zn焊料的抗氧化性。Sn-9Zn-Cr合金表面氧化膜仍以ZnO为主，但在Zn氧化膜与焊料交界的次表面形成Cr的偏聚层，好似一层“内阻挡层”，抑制了Zn氧化，从而大大降低了焊料的氧化速度。进一步研究发现： Cr、Al、Ti、La等四种合金元素的加入，总体上没有改变Sn-9Zn焊料的微观组织和固液相线。Al和Ti不同程度地降低了焊料的润湿性，在实际当中难以被采用，而Cr、La元素使Sn-9Zn焊料的润湿性略有提高。综合以上结果，Cr在不破坏润湿性、保持低熔点的同时，可大大提高Sn-9Zn合金的抗氧化性，Sn-9Zn-Cr合金焊料是一种具有应用前景、值得深入研究的新型焊料。考虑到今后的应用，为了解决低熔点Sn、Zn与高熔点Cr的合金化问题，研究中对采用不同中间合金的焊料制备技术进行了探讨。结果表明，采用中频感应炉、通过SnCr中间合金制备Sn-9Zn-Cr合金是最佳选择，并发现加入Cr对Sn-9Zn合金微观组织有明显的细化作用，加入0.1wt%左右的Cr效果最佳。研究还发现，Cr含量对Sn-9Zn-Cr焊料各项性能有重要的影响，存在一个最佳含量范围。当Cr含量达到0.1wt.%时，焊料具有最好的抗氧化能力和润湿性能，同时发现Sn-9Zn-0.1Cr合金比Sn-9Zn合金的延伸率提高约66%。焊点可靠性是评价焊料好坏的重要性能，因此本研究还考察了Sn-9Zn（-xCr）/Cu焊点界面反应情况。通过对界面金属间化合物层的形貌、厚度及生长动力学进行研究，结果显示：（1）在Sn-9Zn（-xCr）/Cu焊点中，界面处金属间化合物的成分为Cu5Zn8；随时效时间的延长，金属间化合物层的厚度增加；（2）Sn-9Zn（-xCr）/Cu焊点界面反应受扩散控制。Sn-9Zn焊料中的Cr含量达到0.1wt.%时，其界面反应的扩散系数达到最低，表观激活能达到最高，对界面反应的抑制效果最佳。界面处金属间化合物层生长的减缓，笔者认为主要是因为Cr可与Zn反应形成～Zn17Cr和/或～Zn13Cr等金属间化合物，降低了焊料中Zn原子的活性、减缓了Zn原子的扩散速度。