微量元素對Sn-Cu無鉛釬料性能影響的研究.pdf

1、本研究首先以Sn-0.7Cu系無鉛釬料合金為基礎，添加微量的P、Ge、Ga、RE元素，通過280℃大氣環(huán)境下氧化試驗，得到含有不同微量元素無鉛釬料的表面氧化狀況，通過對氧化試驗結(jié)果的對比及分析，研究了不同微量元素對Sn-0.7Cu無鉛釬料抗氧化性能的影響。試驗結(jié)果表明：微量P、Ge、Ga元素均提高了Sn－0.7Cu無鉛釬料的抗氧化性能，而微量RE元素降低了Sn-0.7Cu無鉛釬料的抗氧化性能。當P和Ga同時添加時，得到Sn-0.7Cu-

2、P-Ga無鉛釬料的抗氧化性能高于Sn-0.7Cu-P和Sn-0.7Cu-Ga的抗氧化性能。 另外，本研究以Sn-0.7Cu系無鉛釬料合金為基礎，添加微量的P、Ge、Ga、RE元素，通過蠕變疲勞試驗，得到含有不同微量元素無鉛釬料的蠕變疲勞斷裂壽命。通過對蠕變疲勞試驗結(jié)果的對比及分析，研究了不同微量元素對Sn-0.7Cu無鉛釬料蠕變疲勞性能的影響。試驗結(jié)果表明：抗蠕變疲勞壽命的排序為：Sn-0.7Cu-0.005P

3、-0.00075Ga

4、n-0.7Cu-0.005P和Sn-0.7Cu-0.00075Ga合金釬料接頭的蠕變疲勞壽命相對較低；Sn-0.7Cu-0.05Ge和Sn-0.7Cu-0.1RE無鉛釬料接頭斷口中均含有典型的韌窩結(jié)構(gòu)，且均勻分布，釬料內(nèi)部組織細小，使得該合金釬料接頭的蠕變疲勞斷裂壽命相對較長。 本文還重點研究了微量P元素對Sn-0.7Cu系無鉛釬料合金綜合性能的影響。試驗測定了無鉛釬料的熔化溫度、鋪展性能、抗氧化性能、剪切強度和接頭蠕變疲勞壽命

5、，并分析了無鉛釬料接頭的組織形貌及特征。試驗結(jié)果表明：在Sn-0.7Cu中添加微量的P元素，提高了無鉛釬料的抗氧化性能，明顯改善了無鉛釬料的表面光亮度；提高了Sn-0.7Cu無鉛釬料合金的鋪展性能，增大了鋪展面積，減小了潤濕角；對Sn-0.7Cu無鉛纖料接頭的力學性能幾乎沒有影響，Sn-0.7Cu無鉛釬料合金接頭的剪切強度為41.45MPa，而Sn-0.7Cu-0.005P無鉛釬料接頭的剪切強度為40.97MPa；對無鉛釬料的熔化溫度基

6、本無影響，Sn-0.7Cu無鉛釬料合金熔化溫度峰值為227.0℃，Sn-0.7Cu-0.005P無鉛釬料合金熔化溫度的峰值為226.7℃；降低了釬料接頭的蠕變疲勞壽命，在恒定應力為2MPa的蠕變疲勞試驗中，Sn-0.7Cu無鉛釬料接頭的蠕變疲勞壽命為919min，Sn-0.7Cu-0.005P無鉛釬料接頭的蠕變疲勞壽命為337min；Sn-0.7Cu無鉛釬料釬焊接頭的顯微組織與Sn-0.7Cu-0.005P無鉛釬料釬焊接頭的相近，金屬間

7、化合物層(IML)均呈鋸齒狀分布在釬料和基體Cu的界面處，但添加微量P元素的Sn-0.7Cu無鉛釬料接頭的金屬間化合物的厚度比較大且厚度不均勻，嵌入釬料內(nèi)部的峰值也比較尖銳，IML向著釬料內(nèi)部長大的趨勢較強。由于厚度較大的金屬間化合物脆性較大，裂紋容易在IMCs聚集處萌生和擴展，導致釬料接頭極容易失效。然而，在Sn-0.7Cu無鉛釬料接頭中，IML的厚度較小，且界面處的組織更加平滑、均勻，致使釬料接頭具有較高的連接強度。 本文通