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从上世纪90年代开始,随着电子工业的发展以及人们环保、健康意识的提高,无铅材料及无铅化技术的研究日益兴起并逐渐用于生产。焊料无铅化是电子产品无铅化一个重要方面。焊膏是常用的焊料类型,主要由无铅合金焊粉组成,是电子组装中重要的连接材料。机械合金化(MA)技术常用于合成二元及多元系非平衡合金粉体,其优点是不受合金元素种类及含量的影响,在常温下即可实现固态合金化,还可以有效地避免合金成分偏析,可望用于制备Sn基焊料合金微粉。本文采用高能球磨的机械合金化技术在室温条件下球磨制备了Sn-Ag、Sn-Cu二元和Sn-Ag-Cu三元合金粉体。采用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和粒度分析等手段对球磨过程中粉体的结构演变、显微组织、粉体形貌及颗粒尺寸变化等进行了研究;讨论了合金化机制;研究了合金成分变化对Sn合金焊料粉体结构的影响。同时,还研究了合金化粉体的熔点及再流焊后焊料的显微组织结构,并对该Sn基粉体的可焊性进行了初步评价。Sn-Ag二元合金粉体由球磨初期的大块层片状复合颗粒,逐渐碎化,最终演变为细小均匀的球状颗粒。MA 60 h合成的三种成分Sn-Ag(2-5 wt% Ag)合金粉体粒径主要分布于0.1-20μm,Ag含量的提高使得粉体塑性增强,颗粒粒径增大。MA合成的Sn-3.5Ag合金粉体颗粒是由Sn(Ag)、Ag3Sn纳米晶粒构成,熔点为224℃。在Al2O3陶瓷基底上熔化后的焊料由先结晶Sn卵状颗粒及Ag3Sn颗粒和(Ag3Sn+Sn)共晶组织构成;在Cu基底上熔化后的Sn-3.5Ag焊料还在与Cu基底的界面处生成杆状的Ag3Sn,基体中则析出针状的Ag3Sn。Sn-Cu二元合金粉体由球磨初期的大块层片状复合颗粒组成,逐渐细化为形状不规则的团聚体;继续球磨,团聚体解散,进一步细化成细小的球状颗粒。MA 60 h合成的三种成分Sn-Cu(0.7-10 wt% Cu)合金粉体粒径也主要分布在0.1-20μm,Cu含量的提高使得粉体脆性增强,颗粒粒径减小。MA合成的Sn-10Cu合金粉体颗粒由Sn(Cu)、Cu6Sn5纳米晶构成;MA 60 h的Sn-0.7Cu、Sn-10Cu粉体的熔点分别为231℃、228℃。在Al2O3陶瓷基底上熔化后的焊料组织由先结晶Sn卵状颗粒及Cu6Sn5和(Cu6Sn5+Sn)共晶组织构成;在Cu基底上熔化后的Sn-0.7Cu焊料还析出了六方结构的Cu6Sn5。Sn-Ag-Cu三元合金粉体形貌与上述二元粉体类似,最终获得微细的近球状颗粒。MA 60 h的Sn-3.5Ag-0.7Cu粉体由Sn(Ag, Cu)、Ag3Sn和Cu6Sn5纳米晶粒构成,粉体平均粒径为19.9μm,熔点为219℃。随着Ag、Cu含量的增加,粉体中Ag3Sn和Cu6Sn5的含量增加。在Al2O3基底上熔化后的焊料组织呈过共晶组织状态,由先共晶β-Sn卵状颗粒和(β-Sn + Cu6Sn5 + Ag3Sn)共晶组织组成。在Cu基底上熔化后的Sn-3.5Ag-0.7Cu合金在Cu界面前沿形成由Cu6Sn5和Cu3Sn构成的连续薄层,焊料在Cu基底上的润湿角约为20°。此外,在焊料组织内部还析出了六方结构的Cu6Sn5块,在Cu基底界面前沿析出了板条状的Ag3Sn。