稀土铈对锡银铜无铅钎料组织性能的影响

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1、机械科学研究院哈尔滨焊接研究所硕十学{奇论文稀土铈对锡银铜无铅钎料组织性能的影响摘要本文以无铅钎料Sn一3．8Ag一0．7Cu为基础研究对象，在其中添加不同量的稀土铈，通过铺展试验和钎焊接头剪切试验，比较系统地研究稀土fI铈对sn一3．8hg一0．7Cu无铅钎料的工艺性能与焊点可靠性的影响。结果表■明，微量稀土铈的加入可以显著提高钎料的润湿性，提高焊点的抗剪强度；当Ce的存在量为0．03wt．％时，效果最好，钎料的铺展面积最大，抗剪强度最高。采用SEM、EDX、EMPA对稀土锡银铜钎料的组织进行了分析，结果表明，微量的稀土铈能够抑制钎料中Ag。Sn和Cu。Sn；金属问化合物的生成

2、，使钎料的组织得到细化。EDX分析结果表明，当稀土铈的加入量较大时，会形成Ce-Sn会属『日J化合物，即Ce具有“亲Sn”性。利用SEM、EDX进一步地分析了钎焊接头的显微组织。研究发现，微，量的稀土铈的加入能够抑制钎焊接头处出现Ag，sn相在母材界面处Cu。Sns相前沿形核长大的现象，细化钎焊接头的组织，使钎焊接头的力学性能得到提高。当稀土铈的加入量过大时，会在钎焊接头界面附近形成大块状的Sn-Ce金属『日j化合物，从而降低钎焊接头的力学性能。本文利用周模型对无铅钎料Sn-Ag-Cu-Ce四元合会体系进行了热力学计算，发现Ce元素在这个四元体系中的最大加入量不宜超过0．6wt．

3、％。计算结果还表明：在Sn-Bi-Ce、Sn-Sb—Ce、Sn—Zn—Ce、Sn—Cd—Ce、Sn—Ag—Ce、Sn-Cu—Ce以及Sn-Pb-Ce合会体系中，Ce元素均存在“亲Sn”现象。理论计算结果与试验结果基本符合，表明热力学计算对于研究无铅钎料中稀土元素Ce的作用及物理冶金行为具有较好的理论指导意义。关键词：铈无铅钎料钎焊接头铺展面积抗剪强度周模型JJ、机械科学研究院哈尔滨焊接研究所硕士学仲论文EffectofCeriumOilPropertyandMicrostructureforSnAgCuLeadFreeSolderAbstractBasedonSn一3．8Ag·0

4、．7Culead—freesolder．effectsofrareearthCeriumonthepropertiesandreliabilityofsolderedjointswerestudiedbythespreadingtestandshearstrengthtest．TheresultsshowthatthewettabilityandtheshearstrengthofsolderedjointscanbeimprovedbyaddingsmallamountofCeriumandtheoptimumvalueofCecontentisaboutO．03wt％．The

5、microstructuresofSn·3．8Ag一0．7Culead-freesolderwithdifferentcontentsofCeriumwereanalyzedbymeansofSEM，EDX，EMPA．ItisturnedoutthatthemicrOstructurescanberefinedandtheintermetalliccompoundscanbesuppressedbecauseoftheadditionofsmallamountofCerium．WhenalargeamountofCeriumcontainingtoSn一3．SAg·0．7Cual

6、loy，Ce—SnintermetalliecompoundswerefoundbyEDX；Basedonphasediagramsandthermodynamiccalculations，theformingmechanismofintermetalliecompoundsinthemicrostructuresofSn一3．8Ag一0．7Cu·Ceisexplainedandthe‘‘affinitywithSn”ofCeisapproved．‘ThemicrostructuresofsolderedjointwerefurtheranalyzedbyusingSEMandE

7、DX．TheresultsshowthataddingsmallamountofceriumtoSn一3．8Ag一0．7Culeadfreesolder，theshearstrengthofthesolderedjointsisenhancedbyrestrainingthegrowthofcoarseA93SnphaseoninterfacialcompoundCu6Sn5andrefinedgrainsofinterfacialarea．WhenalargeamountofC