锡及锡基钎料与非晶态及晶态（钴、镍、铁基）合金的润湿性
发布时间：2021-11-22 05:09
非晶合金具有一系列优良的物理和化学性能,因而极具潜在的工程应用价值。非晶合金处于热力学上的亚稳态,在受热的条件下趋于向稳定的晶态转变,即发生结构弛豫、晶化等结构转变,其间原子分布和能量状态将发生一系列变化。因此,在非晶合金的连接过程中,应该限制热量的输入。软钎焊作为一种低温连接技术,可以在低于非晶晶化温度下实施,为非晶合金的连接提供了可行性。本文采用了纯锡、锡铜（SnCu）、锡银铜（SnAgCu,SAC）、共晶锡铅（E-SnPb）四种钎料作为润湿过程中的熔融金属;采用非晶态和晶态钴基、镍基、铁基合金作为基板;结合润湿平衡法来对不同体系进行可焊性评估。获得实验结果如下:（1）对于钴基合金基板而言,在整个润湿过程中去除氧化膜的反应起着决定性的作用,故依据四种软钎料与氧化膜的反应性,润湿性顺序为:Sn≈E-SnPb>SnCu>SAC,且随着温度的升高,润湿性逐渐改善。非晶态和晶态基板相比,非晶态的反应更充分,润湿性更好。（2）不同状态镍基合金基板与钎料的润湿性有所不同,对非晶态基板而言,界面处去除氧化膜反应对润湿性的影响大于钎料自身的性质,含锡量高的钎料反应性强,润湿性好,但SA...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)三相线处杨氏平衡示意图,(b)θ=0°,(c)0°＜θ＜90°,(d)90°＜θ＜180°,(e)θ=180°式中sv、sl、lv分别表示固/气、固/液、气/液的表面张力，θ定义为接触角，指
硕士学位论文3越小说明润湿性越好。常见的根据接触角来体现润湿性的实验方法有座滴法(Sessiledropmethod)[13]、移滴法(Transferrreddropmethod)又称液桥过渡法[23]、落置液滴法(Dipenseddropmethod)[24]、二维原位观测装置(Two-dimensionalexperimentalset-up)[25]等。同时配备光学图像采集系统提取润湿相关参数，具体形式如图1.2所示，其中各个方法都有自己的优势和不足，且随着国内外科研水平的逐步提高，实验方法的不足之处已经有效地得到了改善。图1.2(a)是传统的座滴法，是指在高真空高温环境下，待熔金属和基板一同加热来观测接触角，通过接触角的变化来反映液/固体系润湿性的一种方法。此法简捷，易于操作，在润湿研究中最为常见[13-16]。采用此方法，当温度还未达到设定值时，无法避免钎料与基板金属提前发生相互作用或合金化，致使时间零点很难准确把握。另一方面，在升温过程中伴随着界面反应时，界面结构的真实性也会受到影响，从而不能保证数据的准确性。图1.2(b)所示方法，要求已熔化的钎料金属与下面的托板不发生反应，且转移液滴的时候容易造成液滴振荡，导致最后测得的接触角不准确。图1.2(c)所示方法克服了传统座滴法中存在的一些不足，但不能消除熔滴在刚滴落时自身产生的振动，在分析采集到的图像数据时，容易出现数据的波动，需严格控制滴落距离。(b)和(c)中的方法通过润湿过程中液滴轮廓的采集，有利于对不同体系铺展动力学的研究。图1.2(d)中所示方法的出现，可实现润湿体系熔滴的铺展以及界面反应的二维原位观察，但此实验装置只适用于低温润湿体系，并且要求实验材料与石英玻璃不反应。图1.2(a)座滴法[13],(b)移滴法[23],(c)落置液滴法[24],(d)二维原位观测装置[25]除了接触角以外，也有部分研究者通过润湿平衡曲线中的
硕士学位论文5图1.3(a)标准润湿平衡曲线示意图,(b)样品润湿平衡时受力情况,(c)曲线中日本工业标准有关参数,(d)曲线中国际电子协会标准有关参数润湿平衡法与座滴法相比存在一定的优势和不足，如前者测量过程中无真空度的要求，故满足了实际生产中大气环境下可焊性的评定标准，且前者的实验周期大约在一分钟左右，而后者约几十分钟甚至数百分钟，说明前者十分有效地缩短了评估周期，提高了评估效率。同时也说明了这种快速有效的评定方法特别适用于热敏材料的润湿性评估。然而，前者使用助焊剂来去除样品表面氧化膜，如图1.3(b)所示，界面处为钎料和助焊剂的界面张力而非液体自身的表面张力，因此助焊剂的涂抹程度不可避免的对实验结果有所影响。综上所述，润湿平衡法更贴近于生产，是工业生产应用中快速有效的评价方法。1.3国内外研究现状1.3.1锡基钎料/钴基合金体系的润湿性研究现状钴基非晶由于具有低矫顽力和高磁导率的磁学特性，在电子器件中具有良好的应用前景，如用于磁通门传感器、磁屏蔽材料、变压器开关等元件，且工业上常用钎焊的方法来满足钴基非晶合金制备尺寸的要求。最近几年国内外对钴基非
【参考文献】：
期刊论文
[1]非晶态Ni55Nb35Si10合金的非等温纳米结晶动力学（英文）[J]. H.MINOUEI,G.H.AKBARI,M.H.ENAYATI,S.I.HONG. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(02)
[2]纳米-微米颗粒增强复合钎料研究最新进展[J]. 张亮,Tu K N,孙磊,郭永环,何成文. 中南大学学报(自然科学版). 2015(01)
[3]Sn-Zn系无铅钎料最新进展[J]. 孙磊,张亮. 电子工艺技术. 2015(01)
[4]块体非晶合金材料的研究进展[J]. 闫相全,宋晓艳,张久兴. 稀有金属材料与工程. 2008(05)
[5]镍基块状非晶合金的晶化动力学行为[J]. 秦凤香,张海峰,陈鹏,李宏,胡壮麒. 金属学报. 2004(12)
[6]预退火热处理对非晶态Ni-P合金晶化动力学的影响[J]. 卢柯,王景唐. 金属学报. 1990(05)
硕士论文
[1]Sn（Bi）熔体在几种Ni基和Fe基合金上的润湿行为与比较[D]. 黄婷婷.吉林大学 2014
[2]不同Sn基钎料在BNi-2和Fe78B13Si9非晶及退火形成的纳米晶基板上的润湿性[D]. 张林阳.吉林大学 2013
[3]退火对Sn/Sn-Bi熔体在三种亚稳合金上润湿性的影响[D]. 杨军.吉林大学 2012
[4]Sn（Bi）熔体在亚稳BNi-2和Fe78B13Si9合金上的润湿性及界面结构[D]. 孙建新.吉林大学 2010
[5]亚稳材料的快速凝固连接[D]. 张兴.西安理工大学 2008
[6]钴基非晶合金的制备与晶化动力学研究[D]. 佟亚东.兰州理工大学 2007
本文编号：3511003
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)三相线处杨氏平衡示意图,(b)θ=0°,(c)0°＜θ＜90°,(d)90°＜θ＜180°,(e)θ=180°式中sv、sl、lv分别表示固/气、固/液、气/液的表面张力，θ定义为接触角，指
硕士学位论文3越小说明润湿性越好。常见的根据接触角来体现润湿性的实验方法有座滴法(Sessiledropmethod)[13]、移滴法(Transferrreddropmethod)又称液桥过渡法[23]、落置液滴法(Dipenseddropmethod)[24]、二维原位观测装置(Two-dimensionalexperimentalset-up)[25]等。同时配备光学图像采集系统提取润湿相关参数，具体形式如图1.2所示，其中各个方法都有自己的优势和不足，且随着国内外科研水平的逐步提高，实验方法的不足之处已经有效地得到了改善。图1.2(a)是传统的座滴法，是指在高真空高温环境下，待熔金属和基板一同加热来观测接触角，通过接触角的变化来反映液/固体系润湿性的一种方法。此法简捷，易于操作，在润湿研究中最为常见[13-16]。采用此方法，当温度还未达到设定值时，无法避免钎料与基板金属提前发生相互作用或合金化，致使时间零点很难准确把握。另一方面，在升温过程中伴随着界面反应时，界面结构的真实性也会受到影响，从而不能保证数据的准确性。图1.2(b)所示方法，要求已熔化的钎料金属与下面的托板不发生反应，且转移液滴的时候容易造成液滴振荡，导致最后测得的接触角不准确。图1.2(c)所示方法克服了传统座滴法中存在的一些不足，但不能消除熔滴在刚滴落时自身产生的振动，在分析采集到的图像数据时，容易出现数据的波动，需严格控制滴落距离。(b)和(c)中的方法通过润湿过程中液滴轮廓的采集，有利于对不同体系铺展动力学的研究。图1.2(d)中所示方法的出现，可实现润湿体系熔滴的铺展以及界面反应的二维原位观察，但此实验装置只适用于低温润湿体系，并且要求实验材料与石英玻璃不反应。图1.2(a)座滴法[13],(b)移滴法[23],(c)落置液滴法[24],(d)二维原位观测装置[25]除了接触角以外，也有部分研究者通过润湿平衡曲线中的
硕士学位论文5图1.3(a)标准润湿平衡曲线示意图,(b)样品润湿平衡时受力情况,(c)曲线中日本工业标准有关参数,(d)曲线中国际电子协会标准有关参数润湿平衡法与座滴法相比存在一定的优势和不足，如前者测量过程中无真空度的要求，故满足了实际生产中大气环境下可焊性的评定标准，且前者的实验周期大约在一分钟左右，而后者约几十分钟甚至数百分钟，说明前者十分有效地缩短了评估周期，提高了评估效率。同时也说明了这种快速有效的评定方法特别适用于热敏材料的润湿性评估。然而，前者使用助焊剂来去除样品表面氧化膜，如图1.3(b)所示，界面处为钎料和助焊剂的界面张力而非液体自身的表面张力，因此助焊剂的涂抹程度不可避免的对实验结果有所影响。综上所述，润湿平衡法更贴近于生产，是工业生产应用中快速有效的评价方法。1.3国内外研究现状1.3.1锡基钎料/钴基合金体系的润湿性研究现状钴基非晶由于具有低矫顽力和高磁导率的磁学特性，在电子器件中具有良好的应用前景，如用于磁通门传感器、磁屏蔽材料、变压器开关等元件，且工业上常用钎焊的方法来满足钴基非晶合金制备尺寸的要求。最近几年国内外对钴基非
【参考文献】：
期刊论文
[1]非晶态Ni55Nb35Si10合金的非等温纳米结晶动力学（英文）[J]. H.MINOUEI,G.H.AKBARI,M.H.ENAYATI,S.I.HONG. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(02)
[2]纳米-微米颗粒增强复合钎料研究最新进展[J]. 张亮,Tu K N,孙磊,郭永环,何成文. 中南大学学报(自然科学版). 2015(01)
[3]Sn-Zn系无铅钎料最新进展[J]. 孙磊,张亮. 电子工艺技术. 2015(01)
[4]块体非晶合金材料的研究进展[J]. 闫相全,宋晓艳,张久兴. 稀有金属材料与工程. 2008(05)
[5]镍基块状非晶合金的晶化动力学行为[J]. 秦凤香,张海峰,陈鹏,李宏,胡壮麒. 金属学报. 2004(12)
[6]预退火热处理对非晶态Ni-P合金晶化动力学的影响[J]. 卢柯,王景唐. 金属学报. 1990(05)
硕士论文
[1]Sn（Bi）熔体在几种Ni基和Fe基合金上的润湿行为与比较[D]. 黄婷婷.吉林大学 2014
[2]不同Sn基钎料在BNi-2和Fe78B13Si9非晶及退火形成的纳米晶基板上的润湿性[D]. 张林阳.吉林大学 2013
[3]退火对Sn/Sn-Bi熔体在三种亚稳合金上润湿性的影响[D]. 杨军.吉林大学 2012
[4]Sn（Bi）熔体在亚稳BNi-2和Fe78B13Si9合金上的润湿性及界面结构[D]. 孙建新.吉林大学 2010
[5]亚稳材料的快速凝固连接[D]. 张兴.西安理工大学 2008
[6]钴基非晶合金的制备与晶化动力学研究[D]. 佟亚东.兰州理工大学 2007
本文编号：3511003
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