活性Cu-Ni-Ti钎料对Si_3N_4陶瓷浸润性的影响

研究了温度和Ti含量对以Cu85 Ni15 、Cu70 Ni30 、Cu5 5 Ni45 合金为基的Cu Ni Ti合金在Si3N4上浸润性的影响。结果表明 ,随温度和钎料中Ti含量的上升 ,Cu Ni Ti钎料在Si3N4陶瓷上的浸润角减小 ,而随钎料中Ni含量的增加 ,钎料浸润性变差。分析认为 ,钎料在陶瓷上的浸润性不仅取决于活性组元与陶瓷之间反应的标准自由能变化ΔG0 ,还与活性组元在钎料中的存在状态有关。

Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料

根据S i3N4陶瓷钎焊性和非晶形成能力的要求,确定非晶钎料合金成分为Ti40Zr25N i15Cu20;采用单辊熔体快淬法成功制备了箔带状Ti40Zr25N i15Cu20钎料合金,并通过X射线衍射、差热分析、电镜线扫描等分析手段证实其为非晶态。试验结果表明,Ti40Zr25N i15Cu20合金其约化玻璃温度Trg=0.76,过冷液相区ΔTx=78 K。

Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料钎焊Si_3N_4陶瓷的连接强度

采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷,研究钎焊工艺参数对界面反应层和接头连接强度的影响。结果表明:随着钎焊时间的增加和钎焊温度的提高,接头弯曲强度都表现出先上升后下降的趋势;钎焊工艺参数对连接强度的影响主要是由于影响反应层厚度所致;在相同钎焊工艺条件下,采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶态钎料和晶态钎料相比,其接头连接强度提高了84%。

Ti_3Al对TiCu15Ni15钎料组织的影响

分别以 0 %,2 5 %,5 0 %,75 %,10 0 %比例的Ti3Al替换TiCu15Ni15中Ti,对所得的钎料进行组织形貌及成分分析。研究结果表明 :钎料合金由先结晶低Cu ,Ni含量相和后结晶的高Cu ,Ni含量相组成 ,随Ti3Al增加。低Cu ,Ni含量相减少 ,高Cu ,Ni含量相增加 ,同时由于Nb含量增加 ,背散射图像发生变化 ,先结晶相由灰色逐渐变为亮白色 ,后结晶相成分偏析增加 ,先结晶高Nb相为灰色 ,后结晶低Nb相为黑色 ,至 5 #合金形态发生显著变化 ,灰色相由块团状变为短条或片状 ,其中央为白色边缘为灰色 ,这将引起性能变化。

Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料在Si_3N_4陶瓷上的润湿性研究

针对Si3N4陶瓷的高温活性钎焊要求,设计了高温Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料成分,并采用单辊急冷法成功制备了Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料。对比分析了相同成分的Ti-Zr-Ni-Cu非晶和晶态钎料在Si3N4陶瓷表面的润湿情况。结果表明:在低真空条件下,晶态钎料能够润湿Si3N4陶瓷,非晶钎料却因完全氧化而失效。在5×10-3Pa高真空条件下,非晶钎料的润湿性优于晶态钎料,在研究的Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料中,Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料对Si3N4陶瓷的润湿性最佳。

温度与镀层对Sn-Cu-Ni无铅钎料润湿性能的影响

采用润湿平衡法测定了在不同试验温度下Sn-Cu-Ni无铅钎料在Cu,Au/Ni/Cu,SnBi/Cu三种基板上的润湿时间和润湿力,研究了钎焊温度对Sn-Cu-Ni无铅钎料在不同基板上润湿性能的影响。结果表明,温度升高使Sn-Cu-Ni无铅钎料的表面张力减小,能显著缩短钎料在铜片上的润湿时间,提高润湿力;Ni/Au或SnBi等镀层能显著降低钎料/基板界面张力,因此Sn-Cu-Ni无铅钎料在Au/Ni/Cu或SnBi/Cu基板上的润湿性能优于在Cu基板上的润湿性能。

SnCu钎料镀层与Cu/Ni镀层钎焊接头的界面反应

观察了不同焊接工艺条件下钎焊接头界面的微观结构,并对钎焊过程中的界面反应进行分析。探讨了钎缝界面处IMC的生长机制,通过对不同钎焊温度和保温时间下的IMC生长规律的分析建立铜锡化合物厚度与温度和时间的关系方程。结果表明:钎焊过程中SnCu钎料合金镀层与可焊性Cu层的界面处生成金属间化合物Cu6Sn5和Cu3Sn;化合物的生长厚度与焊接时间之间满足抛物线关系,表明化合物的生长为扩散反应控制过程,并随焊接时间的延长化合物的生长速率逐渐下降。

Ag-Cu-Ti钎料钎焊单晶金刚石磨粒的研究

本文根据金刚石与其它元素的结合机理,分析了高强度连接元素Ni、Co、Mn、Si、B,低熔点连接元素Ag、Cu、Zn、Sn和强碳化物形成元素Ti、Cr、W对金刚石的连接作用,研制出6种适合不同焊接条件的钎焊单晶金刚石磨粒的合金钎料。试验结果表明,在焊接温度为940℃,真空钎焊无镀膜单晶金刚石磨粒与45钢基体时,用钎料90(Ag72-Cu)-10Ti合金箔的焊接强度比用AgCu共晶合金箔与Ti箔的焊接强度高。

SnPb钎料与Au/Ni/Cu焊盘反应过程中Au的分布

采用熔融的共晶锡铅钎料熔滴与Au/N i/Cu焊盘瞬时接触液固反应形成钎料凸点,随后进行再流焊及老化。对这一过程中的钎料/焊盘界面金属间化合物组织的演化,尤其是Au-Sn化合物的形成及分布进行了研究。结果表明,钎料熔滴与焊盘液固反应形成了Au-Sn界面化合物,铜层未完全反应。在随后的再流焊过程中,界面处的铜层完全消耗掉,镍层与钎料反应形成N i3Sn4界面组织;针状的AuSn4化合物分布于钎料基体中。老化条件下分布于钎料基体中的AuSn4重新在界面沉积,在N i3Sn4层上形成(AuxN i1-x)Sn4层。(AuxN i1-x)Sn4在界面的沉积遵循分解扩散机制,并促进富铅相的形成。钎料与焊盘反应过程中Au-Sn化合物的演化及分布直接影响钎料与焊盘的连接强度。

稀土元素Ce对Sn-Cu-Ni无铅钎料铺展性能及焊点力学性能的影响

研究了不同含量稀土元素Ce对Sn-Cu-Ni钎料铺展性能及其焊点力学性能及钎料显微组织的影响规律。结果表明,随着稀土元素Ce含量的增加,钎料在铜基板上的铺展面积逐渐增大,当Ce元素含量达到0.05%时,钎料的铺展面积达到最大。Sn-Cu-Ni钎料中添加适量的稀土元素Ce,能够细化钎料组织,从而提高焊点的力学性能。当Ce元素的含量为0.05%左右时,焊点的力学性能达到最佳值。Ce元素含量超过0.05%后,继续增大稀土元素Ce的添加量,Sn-Cu-Ni钎料的显微组织又变得粗大,铺展性能有所降低,焊点力学性能也随之有所下降。

Ni元素对CuSnTiNi钎料活性钎焊Al_2O_3/Cu接头性能影响

研究了Ni元素的加入对Cu-Sn-Ti-Ni钎料钎焊Al_2O_3/Cu的接头强度的影响。结果表明,随着Ni含量的增加,Al_2O_3/Cu的接头强度增加,当Ni含量为4%时,其接头强度达到95.42 MPa,再继续增加Ni,连接强度降低。Cu-Sn-Ti钎料连接的Al_2O_3/Cu的接头断裂位置为近焊缝处的陶瓷断裂;添加Ni元素后,接头断裂位置发生变化:Ni含量低于3%时,为混合型断裂,即部分断裂在近焊缝处的陶瓷,部分断裂在焊缝处;不低于4%时,为焊缝处断裂。采用扫描电镜以及电子能谱仪分析界面的微观结构和成分,分析认为,Ni元素的加入,影响了Ti和Al2O3的反应,从而影响了Al2O3陶瓷和无氧Cu的接头强度。

填充CuSnTi钎料的Al_(2)O_(3)/1Cr18Ni9Ti真空钎焊接头组织性能研究

为研究陶瓷与不锈钢焊接的组织性能,填充CuSnTi钎料对Al_(2)O_(3)与1Cr18Ni9Ti不锈钢开展真空钎焊研究,并探索了温度、保温时间和压力对接头组织性能的影响。结果表明,钎焊过程中,Ti元素向两边界面区域扩散,在Al2O3界面处形成TiFe化合物层,在不锈钢界面处形成TiFe_(2)化合物层。钎缝组织主要为Cu固溶体、Cu_(81)Sn_(22)共晶组织和块状TiFe相。因Al_(2)O_(3)与1Cr18Ni9Ti热膨胀系数差异而引起较大的焊接应力,所有接头均在Al_(2)O_(3)侧近界面区域形成裂纹,剪切试验中,断裂发生在该区域。940℃、30 min和5 MPa条件下所得接头具有最高的剪切强度,为99.79 MPa。

Ti对Sn0.7Cu无铅钎料润湿性和界面的影响

研究了Ti的加入对Sn0.7Cu无铅钎料润湿性能以及钎料/Cu界面微观组织的影响。结果表明：在Sn0.7Cu中添加微量Ti,提高了钎料的润湿性能,可使铺展面积提高5%左右,当钎焊时间为3 s时,界面金属间化合物（IMC）形貌由原来的扇贝状变为锯齿状;随着钎焊时间延长,Sn0.7Cu/Cu和Sn0.7Cu0.008Ti/Cu界面IMC层厚度不断增加,其形状逐渐变为板条状,并可观察到IMC在钎料中的溶解、断裂。同等条件下,Ti的加入使界面IMC层的平均厚度减少约10%~25%;晶粒平均尺寸增加20%~75%,且钎焊时间越长,平均尺寸增加越少。

激光加热条件下SnPb共晶钎料与Au/Ni/Cu焊盘界面反应动力学

激光重熔在电子封装领域中SnPb共晶钎料凸点制作方面存在极大的优势.采用扫描电子显微镜(SEM)分析了激光加热条件下SnPb共晶钎料与Au/Ni/Cu焊盘之间的界面反应,探讨了钎料与Au/Ni/Cu界面处金属间化合物的形成机理,并采用数值模拟的方法计算了Au镀层在激光加热过程中向钎料中的溶解与扩散动力学.结果表明:SnPb共晶钎料在激光加热瞬间与Au/Ni/Cu焊盘中的Au发生反应,生成Au-Sn金属间化合物,其形貌和分布与激光输入能量密切相关;随着激光输入能量的增加,Au-Sn化合物由连续层状转变为针状,最后以细小颗粒弥散分布在钎料内部.

采用Ni基钎料和Cu中间层真空钎焊W/CuCrZr的接头组织和性能研究

以20μm厚的纯Cu片作为中间层,采用20μm厚的非晶态Ni基钎料箔在在900、930、950℃下保温10min真空钎焊W和CuCrZr合金。采用SEM和EDS分析了钎焊接头的界面形貌,检测钎焊接头的剪切强度及显微硬度。结果表明,中间层Cu与母材CuCrZr合金一侧界面结合良好,在CuCrZr合金一侧形成了钎焊热影响区;钎料与W母材界面处形成了反应层,在W母材侧有微裂纹。随着钎焊温度的升高,W侧裂纹增多,造成接头性能的迅速恶化。W和CuCrZr的钎焊温度最好控制在930℃以下。以纯Cu片为中间层,采用Ni基钎料钎焊W和CuCrZr的过程,实质上是Ni与Cu、W互相扩散并反应生成化合物层和固溶体的过程。钎焊接头的最佳剪切强度为144MPa,断裂主要发生在W母材及W与反应层之间的界面。钎缝区域的显微硬度随钎焊温度的升高而降低,CuCrZr合金焊接热影响区的硬度高于其母材。

纳米Ni颗粒对Sn0.65Cu亚共晶钎料润湿性和抗氧化性的影响

在Sn0.65Cu亚共晶钎料中掺入纳米Ni颗粒,研究其对钎料润湿性及抗氧化性的影响。当w(Ni)=0.1%时润湿力最大,为3.29mN,润湿时间为1.01s。随着Ni含量的增加(w(Ni)<0.7%)润湿力逐渐减弱,润湿时间增加。纳米Ni颗粒会增强钎料的抗氧化性,当w(Ni)=0.7%时抗氧化性最好。

保温时间对Ti-28Ni钎料钎焊连接Ti60/高铌TiAl合金接头的影响研究

在钎焊温度1 080℃、保温时间0~15min条件下,用Ti-28Ni钎料对Ti60与高铌TiAl合金钎焊连接进行了研究。用SEM,EDS等方法对接头微观组织进行分析,并研究了保温时间对接头连接界面微观组织和力学性能的影响。结果表明:获得的接头无气孔和热裂纹,接头的典型界面结构为Ti60/α+(α+β)/Ti_2Ni+(α+B2)/α+Ti_3Al/Ti_3Al/B2/高铌TiAl合金;当保温时间较短时,断裂发生在钎缝处,钎缝区含大量Ti_2Ni相,随着保温时间的延长,Ti_2Ni相逐渐消失,α+Ti_3Al网状区面积不断增大且向Ti60合金侧偏移,保温时间过长时,接头断裂位置由钎缝区向高铌TiAl合金母材侧偏移,断裂形式为脆性断裂。保温时间10min时,接头平均剪切强度达到最大值139 MPa。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Cu-Ni-Mn钎料中铝、钽元素含量

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Cu-Ni-Mn钎料中的铝和钽元素含量。实验探讨了Cu-Ni-Mn钎料中基体元素及共存元素对铝、钽元素分析谱线的光谱干扰情况，确定了合适的分析谱线和背景校正方法。铝、钽元素的分析谱线分别为396．152nm和240．063nm。根据Cu-Ni-Mn钎料中铝、钽元素含量范围，合成系列标准溶液，建立标准工作曲线，工作曲线的线性范围为0．05％-0．20％，线性相关系数分别为0．9996和0．9988，此方法用于测定铝、钽元素的检出限分别为0．0012％和0．0084％，相对标准偏差为2．43％-4．55％（n=8o标准加入回收率为100％-119％。该法可用于测定Cu-Ni-Mn合金中的铝和钽含量。

Ti对Ag—Cu系活性钎料微观组织及性能的影响

研究了Ti对Ag—Cu系活性钎料的润湿性、力学性能及微观组织的影响。结果表明,随着含Ti量(6～12wt%)增加,Ag—Cu—Ti系活性钎料对被焊基体c—BN的润湿性提高,而钎料显微硬度升高脆性增加,钎焊接头强度降低。Ag—Cu—Ti系活性钎料是由α—Ag固溶体、α′—Cu固溶体、Ag—Cu共晶和Ag-Ti、CuTi3等化合物组成。随含Ti量增加,α—Ag固溶体、脆性化合物增加,共晶组织减少,由于脆性化合物增加,钎料铸态组织中有微裂纹形成。当含Ti量为10wt%时,钎焊c—BN接头界面结合致密,形成化合物型界面,实现Ag—Cu—Ti系活性钎料与c—BN的界面冶金结合。

(Ti-50Cu)+Nb钎料钎焊Si/SiC复相陶瓷与殷钢

采用真空钎焊方法,以Ti50Cu+Nb钎料连接Si/SiC复相陶瓷与殷钢。采用扫描电镜进行接头显微组织结构分析,并研究了Nb含量对接头力学性能的影响。结果表明:采用Ti50Cu+Nb钎料连接Si/SiC复相陶瓷与殷钢,可获得连接良好、组织致密的接头,Nb含量40%(体积分数)、钎焊温度970℃、保温时间5 min时,接头室温剪切强度达到最大值122.2 MPa。