方鈷礦系熱電模塊釬焊工藝及機(jī)理研究.pdf

1、熱電技術(shù)是近年來一項(xiàng)研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)一類鑭和鐿填充的性能優(yōu)異的熱電材料，綜合研究了其在連接構(gòu)成發(fā)電模塊以及后續(xù)使用中會(huì)出現(xiàn)的問題，制定了良好的焊接工藝。
　　采用Ag-Cu-Zn-Sn釬料對(duì)Cu電極及熱電材料防擴(kuò)散保護(hù)層進(jìn)行了釬焊，發(fā)現(xiàn)在防擴(kuò)散保護(hù)層表面電鍍鎳層后釬焊界面致密性顯著增加；通過力學(xué)性能測(cè)試、XRD分析、能譜分析等，確定在電鍍鎳時(shí)間20min、釬焊溫度710℃、保溫時(shí)間15min時(shí)接頭最高抗剪切強(qiáng)度可達(dá)72MPa，典

2、型界面結(jié)構(gòu)為：保護(hù)層/Ni/(Cu, Ni)+Cu Ni2Sn+小斑點(diǎn)狀A(yù)g(s,s)/Ag(s,s)+Cu(s,s)+帶狀CuNi2Sn/Cu(s,s)/Cu母材；通過DSC對(duì)接頭重熔溫度進(jìn)行了檢測(cè)，重熔固相線均在700℃以上，并且隨著釬焊溫度升高而略有升高，能滿足650℃短時(shí)耐熱要求；進(jìn)一步考察接頭長期高溫工作能力的熱時(shí)效結(jié)果表明，該體系除了在界面端口產(chǎn)生少量Zn揮發(fā)氣孔外，內(nèi)部未產(chǎn)生缺陷，一定情況下滿足使用要求；提出 Zn揮發(fā)的熱

3、力學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，并進(jìn)行相關(guān)熱力學(xué)計(jì)算解釋了Zn在該體系工作時(shí)的行為；
　　采用真空感應(yīng)熔煉的方式制備了一種真空不揮發(fā)的Ag-Cu-In-Sn釬料；在保護(hù)層電鍍鎳條件下進(jìn)行焊接，發(fā)現(xiàn)由于Sn含量增加而反應(yīng)產(chǎn)生層狀CuNi2Sn相，導(dǎo)致整體開裂，并且界面出現(xiàn)孔洞，無法通過調(diào)整工藝消除；采用保護(hù)層上鍍銅方式進(jìn)行了釬焊研究，發(fā)現(xiàn)電鍍銅層在基體上難附著，且與保護(hù)層缺乏有效結(jié)合；采用鎳/銅復(fù)合鍍層的方法，在鍍鎳20min、鍍銅20min、釬

4、焊溫度660℃、保溫時(shí)間10min下得到接頭最高剪切強(qiáng)度為84.3MPa，典型界面結(jié)構(gòu)為：保護(hù)層/Ni/Cu(s,s)+CuNi2Sn/大塊Ag(s,s)+殘余Cu(s,s)+Cu3Sn+Cu3.02Sn0.98/Cu(s,s)+小顆粒Ag(s,s)/Cu母材；對(duì)接頭DSC分析發(fā)現(xiàn)重熔溫度也在700℃以上，滿足使用要求；時(shí)效考察結(jié)果表明，在鍍鎳20min、鍍銅20min時(shí)，Ni含量過高，在長期加熱銅層消耗完后依舊會(huì)與 Sn產(chǎn)生脆性層，不