錫和鎵對銀基釬料組織及性能的影響.pdf

1、面對國家對清潔、綠色焊接技術(shù)的廣泛需求以及銀基釬料在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)制造中的廣泛應(yīng)用，“新型綠色無鎘銀基釬料”的研究和制備工作已經(jīng)成為國內(nèi)外釬焊領(lǐng)域所共同關(guān)注的熱點(diǎn)研究課題。
　　本文以銀銅鋅三元合金作為基本合金系，通過添加不同含量的Sn元素和Ga元素來優(yōu)化銀基釬料合金成分及組織和性能，獲得一種綜合性能優(yōu)異的新型無鎘銀基釬料。
　　研究結(jié)果表明，加入適量的Sn和Ga可以顯著改善銀基釬料鑄態(tài)合金組織，提高合金組織均勻性。當(dāng)銀基釬

2、料中錫元素含量為2.0wt.％時(shí)，合金中樹枝晶消失，共晶組織細(xì)小，針狀組織分布均勻。在Sn含量為2.0wt.％基礎(chǔ)上添加3.0wt.％Ga時(shí)，銀基釬料合金組織主要由Ag-Ga固溶體，以及CuZn和AgZn化合物組成，合金組織晶粒更加細(xì)小，短桿狀或蠕蟲狀相分布彌散、均勻。Sn和Ga在銀基釬料合金中主要以固溶體和中間相等強(qiáng)化相形式存在。但是當(dāng)Sn和Ga含量繼續(xù)增加時(shí)，銀基釬料組織晶粒變大、晶界粗化嚴(yán)重，且合金中形成大量脆性相CuGa2、Cu

3、5.6Sn和Cu5Zn8等，嚴(yán)重削弱銀基釬料韌性。
　　DSC測試結(jié)果表明，加入Sn和Ga可以使得銀基釬料DSC吸熱峰向左偏移，改善其熱力學(xué)特性。加入2.0wt.％Sn可使銀基釬料液、固相線溫度分別降低17.0℃和28.0℃。在2.0wt.％Sn含量基礎(chǔ)上添加3.0wt.％Ga可使銀基釬料液、固相線分別降低至739.0℃和647.5℃，降低幅度分別為32.0℃和22.5℃;其熔化溫度區(qū)間也有一定的減小。但是當(dāng)Sn和Ga含量繼續(xù)增加

4、時(shí)，釬料的熔化區(qū)間明顯增大。
　　潤濕性試驗(yàn)測試結(jié)果表明，隨著銀基釬料Sn和Ga質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，其潤濕鋪展面積整體上呈上升趨勢。當(dāng)Sn和Ga含量分別為2.0wt.％和3.0wt.％時(shí)，銀基釬料的潤濕性能良好，其鋪展面積達(dá)到了589mm2。加入Sn和Ga可以提高液態(tài)銀基釬料表面活性，降低其表面張力，改善其流動(dòng)和潤濕性能。
　　力學(xué)性能測試結(jié)果表明，加入Sn和Ga可以提高合金固溶強(qiáng)化效果。銀基釬料釬焊接頭顯微硬度值隨其含量增加而增

5、大。隨著銀基釬料中Sn和Ga元素含量的增加，其釬焊搭接接頭和對接接頭抗拉強(qiáng)度整體上都呈現(xiàn)出先增大再減小的趨勢。在2.0wt.％Sn含量基礎(chǔ)上添加3.0wt.％Ga時(shí)，其釬焊搭接接頭和對接接頭抗拉強(qiáng)度分別由296MPa和382MPa增加到403MPa和511MPa，斷口形式為明顯的韌性斷裂。但是當(dāng)Sn和Ga含量繼續(xù)增加時(shí)，其釬焊接頭抗拉強(qiáng)度大幅度降低，顯微硬度明顯增大，斷口中出現(xiàn)脆性斷裂特征。這主要與加入合金元素對銀基釬料本身性質(zhì)及其釬焊