SnBi36Ag0.5Sbx焊料合金组织与性能

向SnBi36Ag0.5合金中加入不同含量的Sb元素,按设计的质量比将Sn、Bi、Ag、Sb纯金属在450℃熔化,保温6 h、320℃浇铸,制备成SnBi36Ag0.5Sbx(x=0.3、0.7、1.0、1.5、2.0)焊料合金。并对合金的显微组织、相成分、熔点、润湿性、力学性能进行表征,研究Sb含量对合金性能的影响。结果表明该合金由网状Bi相、基体Sn相、颗粒状和短杆状的富Bi相、Ag3Sn构成。在一定范围内,Sb元素绝大部分固溶于Sn基体相中,难以析出SnSb化合物。Sb的添加使合金的液相线温度和熔程明显提高。随着Sb含量增高,润湿时间越长,润湿力越低,润湿性能下降。当Sb含量为2%时,抗拉强度最高值为97.09 MPa。添加少量的Sb对Sn-Bi系中Bi合金焊料性能产生明显影响。

In含量对SnBi36Ag0.5无铅焊料合金性能的影响

为了研究In的添加对合金显微组织、熔化特性、润湿性和力学性能的影响。按质量比将纯锡、铋锭、银锭和铟锭在400℃熔化,保温6 h,搅拌均匀后在320℃浇铸,制备成SnBi36Ag0.5Inx(x=0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)焊料合金。利用X射线衍射仪、光学金相显微镜(OM)、扫描电镜能谱(SEM-EDS)、差示扫描量热分析仪(DSC)、可焊性测试仪及万能材料试验机对合金的物相、显微组织、相成分、熔化特性、润湿性及力学性能进行表征。结果表明:SnBi36Ag0.5Inx焊料合金显微组织为Sn相、Bi相和Ag_(3)Sn相,In的添加能够抑制Bi的偏析,使粗大Bi相的面积和数量减少。微量In的添加不会形成化合物,而是以固溶的方式存在于Sn基体中。In会略微减小固相线温度,增大液相线温度使熔程增大。添加In后润湿时间变长,润湿力随着In含量的升高有明显提升。In含量为0.5%时合金有最高的延伸率。

冷却方式和应变速率对SnBi36Ag0.5合金力学性能的影响

研究了熔炼制备的SnBi36Ag0.5无铅焊料于水冷、空冷、模冷三种方式冷却后,在应变速率为0.00067,0.00167和0.00333 s^(-1)下的力学性能和断裂行为。利用X射线衍射仪(XRD)、光学金相显微镜(OM)、扫描电镜能谱(SEM)和万能材料试验机分别对合金的物相、显微组织、断口形貌和力学性能进行表征。结果表明,冷却速度增加使焊料脆硬富Bi相和Ag_(3)Sn相得到细化,析出的富Bi颗粒减少。冷却速度越大、应变速率越小,合金的抗拉强度越低,断后延伸率越高。合金断口形貌逐渐由脆性断裂变为韧脆混合型断裂,韧窝的数量和面积逐渐增大。当冷却方式为水冷,应变速率为0.00067 s^(-1)时,合金的延伸率有最大值78.58%,应变速率为0.00333 s^(-1)时延伸率也能达到55.76%,通过水冷能明显改善合金的脆性。

SnBi36Ag0.5Cux焊料合金组织、性能研究

以SnBi36Ag0.5为基础成分,按质量比熔炼浇铸SnBi36Ag0.5Cux(x=0%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1.0%)焊料合金,探讨Cu对SnBi36Ag0.5焊料合金凝固、显微组织、熔点、润湿性、力学性能的影响.使用的计算软件和设备为Thermo-Calc2022a、直读光谱仪、X射线衍射仪、蔡司金相显微镜、场发射扫描电镜能谱(Field Emission Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive Spectrometer,FESEM-EDS)、DSC131示差扫描量热仪、可焊性测试仪和万能材料试验机.结果表明:添加Cu后会形成Cu_(6)Sn_(5);随着Cu含量升高,Cu_(6)Sn_(5)逐渐增多,Bi相变细小,分布更均匀;Cu使固、液相线温度略微升高;当Cu含量为0.09%时,润湿时间和润湿力最大;Cu的添加使抗拉强度升高,当Cu含量为0.54%时达到最大值.

铈含量对SnBi36Ag0.5无铅焊料合金性能的影响

在SnBi36Ag0.5无铅焊料合金的基础上,添加Ce元素,研究Ce含量对合金显微组织、熔化特性、润湿性和力学性能的影响。按质量比将纯Sn球、Bi锭、Ag锭和中间合金SnCe1.8在400℃熔化,保温6 h。搅拌均匀后在320℃浇铸,制备成SnBi36Ag0.5Cex(x=0%,0.03%,0.07%,0.1%,0.3%)焊料合金。通过X射线衍射仪对合金进行物相分析,通过扫描电镜(SEM-EDS)和光学金相显微镜(OM)分析焊料合金的显微组织,通过差示扫描量热分析仪(DSC)表征焊料合金熔化特性,通过可焊性测试仪表征焊料的润湿性,采用万能材料试验机测试焊料合金的力学性能。结果表明:Ce能起到细化组织的作用使脆硬的富Bi相更加细小均匀。Ce的添加会导致熔点和熔程有轻微上升。当Ce含量为0.07%时润湿时间最短,润湿力最大,综合润湿性最佳。当Ce含量为0.07%时有最高的抗拉强度和延伸率。