微量元素对Sn-0.7Cu无铅钎料润湿性和高温抗氧化性的影响

发布时间：2017-08-17 06:09

  本文关键词：微量元素对Sn-0.7Cu无铅钎料润湿性和高温抗氧化性的影响

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【摘要】：随着电子工业中所使用的钎料从有铅到无铅的转换,无铅钎料的含锡量的增高和焊接温度的上升,导致无铅钎料在高温下使用时的氧化问题越发严重。氧化渣的形成不仅会造成生产成本的上升,而且还会影响产品的焊接质量和可靠性。因此,怎样减少无铅钎料在生产使用过程中的氧化渣量,成为国内外学者近年来的研究热点问题。本文选择当前电子工业中广泛使用的Sn-0.7Cu无铅钎料作为研究对象,添加微量元素,以提高Sn-0.7Cu无铅钎料抗氧化性能为主要研究目标,综合研究了Sn-0.7Cu基体无铅钎料的合金熔点、温度和老化时间对IMC组织形貌的影响和钎料润湿性能等。在此基础上选取P、Ge、Ni为微量添加元素,考察了单一微量抗氧化元素对基体钎料润湿性能和抗氧化性能的影响,最后通过正交试验优选出性能最佳的钎料合金配方。250℃~265℃时Sn-0.7Cu钎料氧化速率较慢,280℃~340℃范围内钎料氧化速率加快,当温度达到355℃以上时钎料氧化速率非常迅速;250℃时Sn-0.7Cu氧化层生长系数约为k=1.59×10-6,370℃时氧化层生长系数约为k=3.03×10-6。添加微量P降低了熔融钎料的铺展率,增大了润湿时间,减小其润湿力;P能显著提高熔融钎料高温下的抗氧化性能,但温度超过340℃时逐渐失去抗氧化效果;250℃时Sn-0.7Cu-0.009P氧化层生长系数约为k=0.5×10-6,370℃时Sn-0.7Cu-0.009P氧化层生长系数约为k=3.3×10-6。微量Ge能明显改善熔融钎料的铺展性能,但对润湿时间和润湿力的影响不显著;Ge能显著提高熔融钎料的抗高温氧化性能,250℃时Sn-0.7Cu-0.012Ge氧化层生长系数约为k=0.56×10-6,370℃时Sn-0.7Cu-0.012Ge氧化层生长系数约为k=1.04×10-6。微量Ni能显著改善熔融Sn-0.7Cu钎料的铺展性能,减小润湿时间,增大润湿力,但对抗高温氧化性能影响不大;250℃时Sn-0.7Cu-0.1Ni氧化层生长系数约为k=1.3×10-6;370℃时Sn-0.7Cu-0.1Ni氧化层生长系数约为k=2.6×10-6,与基体相当。通过正交实验获得性能最佳的钎料配比为Sn-0.7Cu-0.007P-0.018Ge-0.1Ni。微量的P、Ge在钎料的液面大量富集,明显地改善了钎料在Cu基板上的铺展,减小润湿时间,增大润湿力。多种微量元素复合能明显提升Sn-0.7Cu无铅钎料的抗氧化性能,250℃时Sn-0.7Cu-0.007P-0.018Ge-0.1Ni的氧化层生长系数约为k=0.35×10-6,370℃时氧化层生长系数约为k=1.22×10-6,分别约为基体钎料的27%和40%。
【关键词】：Sn-0.7Cu钎料 微量元素 抗高温氧化 润湿性
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG425
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 前言9-20
• 1.1 无铅钎料抗氧化研究进展9-18
• 1.1.1 Sn-Pb钎料抗氧化性能研究9-12
• 1.1.2 Sn-Zn系无铅钎料抗氧化性能研究12-14
• 1.1.3 Sn-Ag和Sn-Ag-Cu系无铅钎料抗氧化性能研究14-16
• 1.1.4 Sn-Cu系无铅钎料抗氧化性能研究16-18
• 1.2 选题的意义及研究内容18-20
• 1.2.1 论文选题的意义18-19
• 1.2.2 论文的研究内容19-20
• 第二章 试验材料及方法20-26
• 2.1 试验材料的制备20-21
• 2.2 润湿性试验21-23
• 2.2.1 润湿时间及润湿力21-22
• 2.2.2 铺展率试验22-23
• 2.2.3 显微观察23
• 2.3 抗氧化性试验23-26
• 2.3.1 表面观察23-24
• 2.3.2 静态刮渣实验24
• 2.3.3 热分析实验24-25
• 2.3.4 氧化膜物相分析25-26
• 第三章 微量元素对钎料润湿性、抗氧化性的影响26-67
• 3.1 Sn-0.7Cu基体钎料的抗氧化性与润湿性26-34
• 3.1.1 Sn-0.7Cu基体钎料的铺展和润湿性26-31
• 3.1.2 Sn-0.7Cu基体钎料的抗氧化性31-34
• 3.2 抗氧化性元素的选取34-36
• 3.3 合金元素对Sn-0.7Cu钎料润湿性的影响36-55
• 3.3.1 微量P对Sn-0.7Cu钎料润湿性的影响36-42
• 3.3.2 微量Ge对Sn-0.7Cu钎料润湿性的影响42-48
• 3.3.3 微量Ni对Sn-0.7Cu钎料润湿性的影响48-55
• 3.4 合金元素对Sn-0.7Cu钎料抗氧化性的影响55-65
• 3.4.1 微量P对Sn-0.7Cu钎料抗氧化性的影响55-58
• 3.4.2 微量Ge对Sn-0.7Cu钎料抗氧化性的影响58-61
• 3.4.3 微量Ni对Sn-0.7Cu钎料抗氧化性的影响61-65
• 3.5 本章小结65-67
• 第四章 Sn-0.7Cu-xP-yGe-zNi钎料的性能研究67-94
• 4.1 Sn-0.7Cu-xP-yGe-z Ni成分确定67-71
• 4.1.1 Sn-0.7Cu-xP-yGe-zNi正交试验设计67-68
• 4.1.2 Sn-0.7Cu-xP-yGe-zNi铺展率性能研究68-69
• 4.1.3 Sn-0.7Cu-xP-yGe-zNi抗氧化性能研究69-71
• 4.2 Sn-0.7Cu-0.007P-0.018Ge-0.1Ni抗氧化性及润湿性研究71-80
• 4.2.1 Sn-0.7Cu-0.007P-0.018Ge-0.1Ni的润湿性71-77
• 4.2.2 Sn-0.7Cu-0.007P-0.018Ge-0.1Ni的抗氧化性能77-80
• 4.3 微量元素对Sn-0.7Cu无铅钎料抗氧化机理分析80-92
• 4.3.1 无铅钎料表面氧化膜组成分析80-86
• 4.3.2 合金热力学分析86-87
• 4.3.3 氧化膜致密度分析87-89
• 4.3.4 抛物线型氧化膜生长动力学研究89-91
• 4.3.5 抗氧化性元素科学预测初探91-92
• 4.4 本章小结92-94
• 第五章 总结与展望94-96
• 致谢96-97
• 参考文献97-101
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 董文兴;史耀武;雷永平;夏志东;郭福;;Ni/P/Ce元素对SnAgCu无铅钎料性能和组织的影响[J];稀有金属材料与工程;2010年10期

2 鲜飞;;波峰焊接工艺技术的研究[J];电子工业专用设备;2009年02期

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本文编号：687435