新聞資訊
SnXCuNi合金焊料簡介
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司m.85978597.cn
更新時(shí)間：2014-03-27
二十世紀(jì)以前，錫鉛合金作為優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的焊接材料得到了世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，但隨著人類環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，鉛及其化合物對(duì)人體的危害及環(huán)境的污染越來越被人類所重視。目前市場上使用的錫銀或錫銀銅無鉛焊錫絲，由于其使用了貴金屬材料銀，成本費(fèi)用較大。在傳統(tǒng)無鉛焊料SnAgCu基礎(chǔ)上，利用化學(xué)元素周期表上第ⅤA族X元素代替Ag可顯著降低產(chǎn)品成本，并在合金中加入適量的Ni可顯著改善焊接性能，但SnXCuNi無鉛焊料熔點(diǎn)高，對(duì)電器產(chǎn)品的生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響。在焊料中加入元素Bi，利用Bi的合金作用可降低焊料的熔點(diǎn)。但鉍也帶來其他的問題，如Sn-Bi在凝固過程中易出現(xiàn)枝晶偏析和組織粗大化，從而影響焊點(diǎn)的力學(xué)性能，同時(shí)由于焊點(diǎn)界面層不穩(wěn)定導(dǎo)致可靠性較差。因此本文在Sn-4.1X-1.5Cu-Ni焊料合金中添加微量(0.6%)的Bi元素，按國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊料的各性能進(jìn)行測試，并探討Bi元素對(duì)SnXCuNi/Cu釬焊接頭金屬間化合物(IMC)的形成和生長的影響，為無鉛合金焊料的制備和改進(jìn)提供理論依據(jù)。
采用450℃制備含20%X的Sn-X合金；采用550℃制備含20%Cu的Sn-Cu合金；采用650℃制備含5%Ni的Sn-Ni合金。將純Sn和上述所制備的中間合金材料按照含量配比用天平稱量好后，放入加熱爐中進(jìn)行熔煉，加熱溫度為600℃，待合金熔化后，按Sn-4.1X-1.5Cu-Ni-0.6Bi名義成分加入純鉍，攪拌半個(gè)小時(shí)后進(jìn)行澆鑄，制得合金鑄錠。采用熱差掃描量熱法測定合金熔點(diǎn)。按照有關(guān)釬焊接頭強(qiáng)度測試方法的國家標(biāo)準(zhǔn)，選用WE-10A萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行拉剪試驗(yàn)以計(jì)算剪切強(qiáng)度。選用符合GB5231的無氧銅片(TU1)作基板，用丙酮在超聲波清洗機(jī)中清洗15min，水沖洗后在酒精里浸泡30min后放入干燥箱中干燥；稱取0.2g焊料置于基板中央，再用助焊劑(助焊劑與焊料的質(zhì)量比為1∶9)覆蓋并完全包覆在焊料表面，然后緩慢送入350℃的箱式爐內(nèi)，測量焊點(diǎn)鋪展率。將釬焊試樣放入干燥箱中進(jìn)行時(shí)效處理，經(jīng)過180℃恒溫時(shí)效5、10、15和20天后取出空冷。
往Sn-4.1X-1.5Cu-Ni焊料中添加0.6%Bi元素，焊點(diǎn)保持著較高的剪切強(qiáng)度，并能有效地降低焊料的熔點(diǎn)和提高焊料的潤濕性。Sn-4.1X-1.5Cu-Ni焊料主要由β-Sn、Cu6Sn5、XSn和SnBi化合物組成。Sn-4.1X-1.5Cu-Ni/Cu和Sn-4.1X-1.5Cu-Ni-Bi/Cu界面反應(yīng)產(chǎn)物主要由Cu6Sn5、Cu3Sn和(Cu,Ni)6Sn5組成；時(shí)效對(duì)于其界面IMC的形成及生長有著顯著的影響，隨著等溫時(shí)效時(shí)間的延長，界面IMC層厚度增加，界面IMC的增厚主要由擴(kuò)散機(jī)制控制。往Sn-4.1X-1.5Cu-Ni焊料中添加0.6%Bi能降低界面IMC的生長速率，未添加Bi時(shí)其界面IMC的生長速率k2為2.95×10-17m2/s，添加0.6%Bi后k2為2.78×10-17m2/s，從而提高了焊點(diǎn)的可靠性。
?
?
?