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CuP14合金对Sn-Zn系钎料合金的性能影响研究

吉涛  
【摘要】:铅对人体健康和环境的威胁越来越受到公众的关注,使得含铅钎料在电子工业中的大量使用受到严峻挑战,限制使用含铅钎料的呼声高涨,由此掀起了无铅钎料的研究热潮。在已形成的无铅钎料体系中,仍存在许多需要解决的问题。本文便是基于解决Sn-Zn 系钎料润湿性不佳的缺陷,研制各使用性能在一定程度上满足实用化要求的无铅钎料。 针对Sn-Zn 二元合金易氧化、润湿性低劣的问题,在保证熔点不上升的基础上选择富P 元素的CuP14 合金作为合金化组元,期望P 元素的覆盖层能抑制氧化,改善润湿性。 其合金成分的确定以探索性的实验方法为主,基于现存的Sn-Zn 二元合金近共晶成分进行多元合金设计和性能改善,并通过多次实验加以验证,逐步优化合金成分。 合金的制备采用了覆盖剂熔炼法,通过多次实验,确定了理想的覆盖剂成分。同时尝试了空炼法在无铅钎料制备中的应用,并比较了两种熔炼法对合金元素氧化烧损量,获得了烧损量与合金元素含量的关系。 论文主要关注CuP14 合金对Sn-Zn系钎料的各种性能的影响,并分别在润湿性、熔点、力学性能、超电势及钎焊接头的界面反应等方面进行分析。 钎料的润湿性和熔点是衡量钎料的首要标准。本文采用铺展面积法来测定钎料的润湿性能,通过在232℃与252℃两个温度下测量以确定钎料在两种实用钎焊系统中的润湿性能。研究发现,含微量的CuP14 合金的Sn-Zn 近共晶钎料的润湿性均比Sn-9Zn 共晶钎料好,但低于Sn-37Pb 共晶钎料。Zn 和CuP14 合金的含量分别控制在5-8wt.%和0.2-0.5wt.%之间可达到较好的润湿性。该合金系


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