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《稀土元素对Sn_9Zn合金润湿性的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第13卷第4期中国有色金属学报2003年8月Vol.13No.4TheChineseJournalofNonferrousMetalsAug.2003文章编号:10040609(2003)04100104¹稀土元素对Sn-9Zn合金润湿性的影响于大全,赵杰,王来(大连理工大学材料工程系,大连116024)摘要:Zn的活泼性使Sn-9Zn无铅钎料的润湿性和抗氧化性很差,在Sn-9Zn合金中加入适量混合稀土元素(Ce,La)可以改善其润湿性能。分别在245,260和290e通过润湿平衡实验对钎料的润湿性进行了研究,并对RA,RMA,R和
2、WWR4种不同钎剂进行了比较。结果表明:在运用活性松香钎剂时,微量混合稀土元素可以显著提高Sn-9Zn合金润湿性;而提高钎焊温度也可以改善润湿性能。关键词:无铅钎料;稀土;Sn-9Zn;润湿性中图分类号:TG425.1文献标识码:A由于传统的锡铅钎料含有对人体和环境具有极0.1%RE合金,混合稀土主要由Ce,La元素组成。大危害的铅元素,因而迫切需要用无铅钎料来取代在500e的熔炼温度下保温5h。润湿行为通过润[1,2]Sn-Pb钎料。无铅钎料合金必须具有合适的熔湿平衡法研究,纯度为99.9%的薄铜片作为基片,点,良好的润湿性,良好
3、合金组织稳定性,无腐蚀尺寸为15mm@10mm@0.2mm,经过打磨和抛光,性,而且要求原料供应充足,能满足产业化的需要然后放入稀盐酸溶液浸泡1min,最后用酒精溶液[3,4]等。在当前研究的二元或多元合金中,Sn-Ag,清洗并吹干。润湿性实验前,铜片浸蘸钎剂。[5]Sn-Cu,Sn-Ag-Cu具有较好的应用前景。但是这些合金的熔点在216~227e之间,与Sn-37Pb钎料的1.2润湿性实验方法183e相比仍偏高,而较高的钎焊温度会使电子元实验设备是MENISCOST50型润湿平衡测试件及线路板受到损伤。Sn-9Zn合金的共晶温度
4、为仪。通过测量润湿角Hc和润湿力Fw定量测量润湿199e,非常接近Sn-37Pb钎料熔点,但是Zn元素性。图1所示为在铜片表面形成润湿角的示意图。具有活泼的化学性质,使该合金抗氧化性和润湿性平衡状态时的润湿角是由界面表面张力决定的,很差[6]。McCormack等[7]把5%的In加入合金中,[10]Csf,Csl,Clf之间的关系满足Yung-Dupre方程:得到了Sn-Zn-In合金,进一步降低了熔点并改善了[8,9]合金的润湿性;Suganuma等研究了Sn-9Zn合金及其与Cu的钎焊接头的微观组织,进而研究了专用的钎剂,得到
5、了Sn-9Zn合金的焊膏。本文作者在Sn-9Zn合金中添加了微量混合稀土元素(La,Ce),研究了微量稀土对合金润湿性的影响。1实验1.1实验材料采用纯度为99.95%的Sn和99.999%的Zn在图1润湿实验中基体表面张力示意图真空条件下熔炼Sn-9Zn,Sn-9Zn-0.05%RE,Sn-9Zn-Fig.1Forcesonwettingtestcoupon¹基金项目:大连市科委计划项目资助(大科计发[2001]145)收稿日期:20020915;修订日期:20021110作者简介:于大全(1976),男,博士研究生.通讯联系人:
6、王来(1946),教授;大连理工大学材料系;电话:04114707636;Email:wangl@dlut.edu.cn#1002#中国有色金属学报2003年8月Csf=Csl+ClfcosHc(1)合金得到了较大的润湿力。Sn-9Zn合金的表面张力式中cosHc=(Csf-Csl)/Clf;Csf,Clf和Csl分别为太大使得其润湿性很差,其润湿力则接近0。添加基体/钎剂(substrate/flux),钎料/钎剂(liquid(so-l0.05%RE及0.1%RE后Sn-9Zn-RE合金润湿力显der))/flux)及基体/钎料
7、(substrate/liquid(solder))的著提高,分别为2.5mN和2.2mN左右。稀土元素表面张力。润湿角越小表明润湿性越好。改善合金润湿性可以通过其对界面张力的影响进行[11]润湿力是由液态钎料施加在铜片上的,其大小分析。从图4所示的Ce-Cu二元合金相图可知:与钎料在铜片上的爬升高度成正比。当铜片部分浸在低于300e的钎焊温度,Ce与Cu之间固溶度很入时,铜片就受到浮力和表面张力。合力就定性地小,而且不能生成化合物,因而稀土元代表了润湿性能。合力即润湿力Fw可由下式表达:素降低钎料与铜基体之间的表面张力Csl的可能
8、性Fw=lClfcosHc-QgV(2)表1实验中所用钎剂性能式中l为铜片的周长,Clf为钎料和钎剂之间的表Table1Detailsoffourtypesofflux面张力,Hc为润湿角,Q为钎料密度,g为重力加-1FluxType
