论文部分内容阅读
近年来,无铅钎料的研究一直是热点课题,但是完全实现无铅钎料的商业化生产与应用,仍有许多问题需要深入研究。本文以无铅钎料Sn-3.5Ag-0.5Cu为主要研究对象,在其中添加Bi、Sb元素,借助SEM、EDS、XRD、DTA和可焊性测试仪等手段,系统地研究了微量Bi,Sb对Sn-3.5Ag-0.5Cu无铅钎料的显微组织、熔化特性、可焊性及电导率和显微硬度等性能的影响。对钎料熔点的研究结果表明:添加微量的Bi元素可以大幅降低Sn-Ag-Cu钎料的熔点,使熔化温度区间增宽,而Sb元素的添加对熔点的影响不大,同样增大了合金的熔化温度区间, Sn-3.5Ag-0.5Cu熔点为216.4℃,熔程为6.3℃,而Sn-3.5Ag-0.5Cu-1.2Bi-0.8Sb无铅钎料的熔点可下降到209.8℃,熔程增宽至13.4℃,完全满足NCMS对于无铅钎料的评估标准。对钎料润湿性的研究结果表明:与Sn-3.5Ag-0.5Cu无铅钎料相比,添加适量的Bi、Sb都有助于钎料合金在母材上铺展,Sn-3.5Ag-0.5Cu-0.8Bi-1.2Sb钎料在240℃下的润湿时间由前者的1.95s降为0.78s,减少了60%,并且此成分的钎料合金的最大润湿力也达到0.58mN,具有最佳的润湿性能。对钎料热稳定性的研究结果表明:添加适量的Bi、Sb有助于在钎料合金表面形成致密的氧化膜阻挡钎料的二次氧化及烧损,但合金元素Bi的添加量应小于0.8wt%。对钎料的电导率的研究结果表明:Bi添加量小于1.0wt%时,因其净化作用减少了合金缺陷使导电率升高,而Sb元素的添加引起的点阵畸变增加了电子的散射几率,并且各组元间化学相互作用的加强也使有效电子数减少,因此Sb元素的添加明显降低了钎料的导电率。对钎料的显微硬度的研究结果则表明:在基体合金中单独添加Bi及复合添加Bi、Sb,由于Bi、Sb的固溶强化效应及弥散分布的Cu6(Sn, Sb)5三元金属间化合物的作用,使显微硬度值得以提高,尤其Sb的增强效果明显。对钎料的显微组织进行观察得知:Sn-3.5Ag-0.5Cu-yBi-zSb(0.4≤y,z≤1.2)的组织也是由大量β-Sn初生相与少量Cu6Sn5、Ag3Sn共晶产物组成,Bi、Sb添加量各小于0.8wt%时,均以固溶形式存在于β-Sn初生相中,随着Bi含量的提高,钎料组织中的Ag3Sn相得到了一定程度的细化,长条状的化合物变成针状;而随着Sb含量的增加,初晶晶粒变得粗大,金属间化合物呈发散漩涡状分布,出现很多弥散分布的颗粒相,经EDS及XRD分析可知,新产生的金属间化合物应为Cu6(Sn, Sb)5。综合来看,Sn-3.5Ag-0.5Cu-0.8Bi-1.2Sb综合性能优良,具有深入开发的价值。