Sn-Zn基低温无铅钎料合金的表面性质研究

基于Butler方程和STCBE(surface tension calculation based on butler's equation)程序计算了与Sn-Zn-M三元无铅钎料合金相关的二元及三元合金表面张力,计算值与文献中的实验值在误差范围内有好的一致性.有关三元合金体系表面张力的可靠预测值将为Sn-Zn基低温无铅钎料的设计提供依据.用XPS实验方法测定了Sn-9Zn,Sn-9Zn-1Bi,Sn-9Zn-1La及Sn-7Zn-8Bi-1La合金表面的组分,研究表明Bi和La在相关合金中是表面富集元素.     

稀土对Sn-0.7Cu-0.075Al无铅焊料组织和可焊性的影响

针对Sn-Al体系不易混熔的难点,通过粉末压片与真空电弧熔炼相结合的方法,成功制备了添加稀土的Sn-Cu-Al无铅焊料,并研究了添加微量单一稀土Ce、La和混合稀土RE对其显微组织和可焊性(熔化特性、润湿性)的影响。实验结果表明,不同稀土的添加均能使Sn-0.7Cu-0.075Al合金的组织均匀细化,单一稀土Ce、La的添加对基体合金的细化效果优于混合稀土RE的。单一稀土Ce、La的添加使基体合金的熔点从229.82℃分别降低到227.06℃和227.38℃,而混合稀土RE的添加对基体合金熔点影响不大,不同微量稀土的添加均略微降低了基体合金的熔程。不同微量稀土的添加均改善了基体合金的润湿性能。其中,单一稀土Ce的改善作用最明显,使基体合金铺展率从68.61%提升至73.88%,润湿角从34.6°下降到26.6°。     

超细无铅有芯焊锡丝的研制

关于以合金SnCu、SnAgCu系无铅焊为基础，添加微量的Ce、La、Ge、In、Ni元素中的一种或几种，根据不同使用条件选择最佳的配比，通过对其抗蚀、金相组织、抗拉性能的研制，以及生产工艺的改进，从而成功生产出无铅焊料及其线径在Ф0．25～0．1mm的无铅焊锡丝。     

微量Nd对Sn-9Zn钎料特性及焊点组织与性能的影响

研究Sn-9Zn中添加微量稀土元素Nd对合金显微组织和铺展性能的影响,对比分析Sn-9Zn-xNd(x=0,0.1,0.5)钎料/Cu焊点界面微观特征及力学性能。结果表明:微量Nd元素在Sn-9Zn合金中能够显著细化组织,但添加量为0.5%时合金中形成了"十字状"NdSn3金属间化合物(IMC)。钎焊温度较低或时间较短时,微量Nd添加能够改善Sn-9Zn合金在Cu基板上的铺展性能;但是在温度较高或时间较长的钎焊工艺条件下,由于Nd元素的严重氧化导致钎料铺展性能明显下降。在Sn-9Zn中添加0.1%Nd,在界面处形成了均匀细密分布的"毛绒状"共晶组织,能够提高焊点结合性能;Nd添加量为0.5%时,成分偏聚引起的组织不均匀导致焊点力学性能下降。     

SnZn系无铅钎焊料的发展现状与展望

阐述了无铅焊料的发展过程,对Sn-Zn系无铅焊料发展现状及研究进行了介绍.详细分析了一些合金元素添加后对Sn-Zn系钎焊料的影响,同时叙述了对Sn-Zn焊料与Cu、Al、Ni材质基板之间的界面反应研究,并对Sn-Zn系钎焊料的研究及商业化应用进行了论述和展望.     

Bi元素添加对Sn1.0Ag低银无铅焊料性能的影响

为了降低Sn-Ag系焊料的熔点和成本，在Sn1.0Ag焊料中加入质量分数为x(x=0.5,1.0,2.0,3.0)的Bi元素，对焊料的物相成分、熔点、润湿性、拉伸性能、金属间化合物的形貌和厚度、焊点的剪切性能进行了研究，得出了Bi元素的添加对Sn1.0Ag焊料性能的影响规律.结果表明，Bi元素的加入可以降低焊料的熔点，提高焊料的润湿性和抗拉强度，抑制金属间化合物的过度生长，提高焊点的剪切强度；少量添加Bi元素，焊料的塑性上升，Bi元素添加量增大，断后伸长率反而降低，焊料的塑性下降.     

无铅焊料合金的组织结构与性能

无铅焊料成为电子组装行业的主要焊接材料。在无铅焊料的发展过程中,各种各样的无铅焊料不断涌现,对于无铅焊料合金的组织结构特点和性能的了解就显的十分重要。本文就对几种主要的无铅焊料合金的组织结构和性能进行分析介绍。     

熔体过热对Sn-Cu焊料合金凝固组织及焊接性能的影响

以Sn-5Wt%Cu无铅焊料合金为研究对象,探索了熔体过热对合金熔体结构、凝固组织和焊接性能的影响.运用四探针电阻法发现合金熔体过热至758℃附近后发生了明显的不可逆结构突变;熔体过热处理后的金相组织观察表明,该不可逆结构转变使合金凝固组织明显细化和弥散化、合金焊接接头的界面化合物层变得更薄、且界面粗糙度也得到了一定的改善.在260℃左右的铜基板铺展实验中,焊料合金的铺展面积增大了5%,润湿角减小了13%,其润湿性有较大提高.     

Cu含量对Sn基无铅钎料组织、界面反应影响

研究了Cu含量对Sn-xCu(x=0.7%,2%)、Sn-9Zn-xCu(x-0.2%,10%)两种无铅钎料的基体组织以及与Cu基板短时间钎焊时界面金属间化舍物(IMC)生长行为的影响.结果表明,当Sn-Cu钎料中Cu的含量为2%时,基体中IMC租化为块状的Cu6Sn5相;对于Sn-9Zn-xCu钎料合金,2%Cu元素的加入使得Sn-9Zn基体中长针状的富Zn相转化为Cu5Zn8相以及细小的富Zn相,而当Cu含量达到10%时,钎料基体中的IMC为CuZn相与Cu6Sn5相.在260℃短时间钎焊下,Cu含量的增加加速了Sn-xCu/Cu界面IMC的粗化和生长;而对于Sn-9Zn-xCu/Cu,Cu含量的增加却明显降低了界面IMC的生长速率.同时分析、讨论了界面IMC随钎焊时间变化的生长行为.     

掺杂Sb对Sn-Ag-Cu焊料性能的影响

在Sn-3．0Ag-0．5Cu系焊料中分别掺杂不同比例的Sb（锑），制备了无铅焊料合金．用DSC差示扫描量热仪测试熔点，用扫描电子显微镜对其显微组织进行分析，并对其导电性，润湿性等进行测试．实验结果表明，一定比例掺杂的Sn-Ag-Cu-Sb焊料，比未掺杂时，熔点下降不明显，但其显微组织结构更细化，导电性、润湿性有明显提高．     

Sn-8Zn-3Bi-P无铅钎料微观组织及性能

研究了Sn-8Zn-3B i-xP钎料的抗氧化性、熔点、组织及力学性能.热重分析表明:P元素的加入显著降低了钎料熔体表面的氧化量;采用俄歇能谱分析氧化层的成分和厚度,发现含P的钎料表面形成的ZnO层厚度明显降低,约为80 nm;对合金进行差热分析发现少量P的加入并不改变钎料的熔点和熔程;P的加入对钎料合金的强度几乎没有影响,但却降低了合金的塑性,这是因为含P合金中有粗大的富Zn相形成,断口分析显示在Zn相与Sn相晶界上容易出现裂纹,从而导致钎料的塑性下降.     

Effects of phosphorus addition on the properties of Sn-9Zn lead-free solder alloy

This article explores the effects of phosphorus addition on the wettability between Sn-9Zn solder alloy and Cu substrates, the oxidation behavior and the corrosion behavior of Sn-9Zn solder alloy. Spreading test was used to characterize the wettability of Sn-9Zn-xP solder alloys to Cu substrates. The oxidation and corrosion behaviors of Sn-9Zn-xP solder alloys were determined by means of weight gaining, and secondary ion mass spectrometry was used to analyze the oxygen content. The role and mechanism of P in the solder alloys were also discussed. It is found that the addition of P can significantly improve the wettability of the solder alloys. Incorporating P into Sn-9Zn solder alloy obviously decreases the oxygen content and enhances the oxidation and corrosion resistance. Microstructure observations show that an appropriate amount of P can greatly refine coarse rod-like Zn-rich phases in Sn-9Zn solder alloy.     

时效处理对Sn-Ag-Cu-Bi无铅钎料显微组织和力学性能的影响

主要研究了时效处理对Sn-3Ag-0.5Cu、Sn-3Ag-0.5Cu-1Bi、Sn-3Ag-0.5Cu-3Bi无铅钎料显微组织和力学性能的影响,并根据试验结果讨论了Bi元素的作用.试验结果表明Bi的加入提高了钎料的抗拉强度,但降低了其延伸率.通过在不同温度下时效处理,在含Bi的钎料中,Bi在Sn基体中析出,而含Bi的钎料表现出相对稳定的力学性能.这可归因于Bi的固溶强化与弥散强化作用的转化.     

Sn-20Bi-X无铅焊料的显微组织和物理性能

采用合金化的方法,以Sn-20Bi合金为基础,研究了添加第三组元Ag,ln,Ga或Sb对Sn-Bi合金微观结构、物理性能的影响．结果表明:在Sn-20Bi中加入0．7%的Ag,0．5%的Ga,0．1%的In可使脆硬相Bi细小分散,偏析减少,合金熔化温度降低,获得较好的组织和性能;Sb作为单独的第三组元加入,使Sn-Bi-Sb合金中Bi的偏析较多,硬度有所上升．     

Mg-7Sn-Zn(Y)合金的显微组织、时效硬化行为及力学性能

研究了Zn和Y合金化对Mg-7Sn合金显微组织、时效硬化行为和力学性能的影响.铸态Mg-7Sn合金主要由α-Mg和共晶(α-Mg+Mg₂Sn)相组成.Zn添加细化了Mg₂Sn相的尺寸,促进了Mg₂Sn相大量、均匀的弥散分布,同时诱导了Mg₂Sn相的非基面析出,增强了合金时效硬化效果.合金时效峰值硬度从64.6 HV增大到69.7 HV,峰值时效时间从166 h缩小至142 h.Zn和Y元素共同添加形成了针状MgSnY相,有效缩短了合金的时效峰值时间(由166 h缩短至120 h),但合金的峰值硬度略有降低,Mg-7Sn-1Zn合金具有最佳的力学性能,其高力学性能主要归结为细小、高体积分数Mg₂Sn相的析出强化.     

Sn-Cu钎料液态结构与黏度分子动力学研究

应用基于MEAM势的分子动力学模拟,研究了Sn-0.7%Cu和Sn-1.8%Cu两种钎料在503~773K液态结构和黏度的变化规律.首先,通过模拟数据分别计算得出不同温度下两种钎料熔体的双体分布函数g(r)以及Cu元素和Sn元素在两种钎料合金中的均方位移,由均方位移得出自扩散系数,然后依据Stokes-Einstein方程计算出两种钎料的液态黏度,模拟计算液态黏度结果与实验数据基本一致.随着温度降低,黏度呈上升趋势,并且在黏度曲线上均出现跳跃点,以跳跃点为分界点,黏度曲线可以明显分为低温区和高温区.模拟得到的双体分布函数曲线符合热力学普遍规律,随着温度降低,第一峰和第二峰都变得更尖锐一些.     

Effects of nano-sized Ag reinforcing particulates on the microstructure of Sn-0.7Cu solder joints

Composite solders were prepared by mechanically dispersing different volumes of nano-sized Ag particles into the Sn-0.7Cu eutectic solder. The effects of Ag particle addition on the microstructure of Sn-0.7Cu solder joints were investigated. Besides, the effects of isothermal aging on the microstructural evolution in the interfacial intermetallic compound (IMC) layer of the Sn-0.7Cu solder and the composite solder reinforced with 1vol% Ag particles were analyzed, respectively. Experimental results indicate that the growth rate of the interfacial IMC layer in the Ag particles reinforced composite solder joint is much lower than that in the Sn-0.7Cu solder joint during isothermal aging. The Ag particles reinforced composite solder joint exhibits much lower layer-growth coefficient for the growth of the IMC layer than the corresponding solder joint.     

界面反应及界面张力对Sn-Zn-Bi焊料润湿性的影响

通过合金化的方式得到了Sn-Zn-Bi三元及Sn-Zn-Bi-Nd四元无铅焊料,采用润湿平衡法测量了其润湿力和润湿时间,并对润湿后的焊料/Cu界面组织进行了分析.结果表明:Bi元素不参与焊料/Cu界面的扩散反应,但能够通过吸附作用降低界面张力,从而提高焊料在Cu基底上的润湿力;Zn元素优先向焊料/Cu界面进行扩散形成Cu5Zn8金属间化合物,且扩散层随焊料中Zn含量的提高而增长,此时固-液界面张力方向发生改变,润湿力提高,但润湿时间延长;Nd元素的作用类似于Bi,既能提高焊料的润湿力,也能够缩短润湿时间,是一种改善Sn-Zn基焊料润湿性的有效元素.     

无汞碱锰电池锌负极的研究（Ⅱ）

在碱性锌锰电池负极铜集电体表面用化学方法分别沉积致密的铟、锌、锡单层和锌铟、锡、铟、锌锡双层金属。用动态析氢实验表征,发现沉积单、双层金属的集电体在含锌粉的7．0mol/L KOH溶液体系中的析氢量比无沉积层的铜集电体析氢量要小,其中沉积锌铟、锡铟双层的析氢量最小,与用循环伏安和极化曲线方法测试金属集电体的电化学行为的结果一致。在相同的条件下,将沉积不同镀层的集电体装配成电池进行放电,实验结果表明：集电体表面化学沉积铟、锌、锡单层或锌铟、锡铟、锌锡双层金属用来生产无汞碱锰电池的放电性能均超过这类电池的国家行业标准QB1185－01中的要求。