含稀土Sn-Zn-Bi系无铅钎料润湿性能的研究

通过向Sn-Zn-Bi系钎料合金中添加适量合金元素Ga,Cu和La,制备了对Cu母材具有较好润湿性能的Sn-8.9Zn-2.7Bi-1.0Ga-0.5Cu-0.2La无铅钎料,其润湿角为25.1°。同时,还研究了无铅钎料中稀土元素La以及合金元素Ga的微量变化对钎料的润湿性及与母材金属结合界面组织结构的影响。研究发现,La和合金元素Ga的含量对Sn-Zn-Bi系无铅钎料润湿性能有较大影响,适量添加无论是在空气中还是在氮气保护下,均可以改善钎料的润湿性。

低熔点Sn-Zn-Bi无铅钎料的组织和性能

研究了Sn-Zn-Bi钎料的组织、相变及润湿性.在Sn-9Zn二元共晶的基础上加入质量分数为(2-10)%的Bi,合金结晶过程中形成富Zn的初生相这导致合金的结晶温度降低,也标志着熔点的降低,但熔程扩大.在加Bi基础上,适当降低Zn的含量则可以缩小熔程,且熔点无明显变化. Bi的加入明显改善了Si-Zn系钎料的润湿性,提高了钎料在Cu基底上的铺展面积,缩短了润湿时间.钎料中Zn原子向Cu基底的扩散而形成扩散反应层,导致钎料熔体/Cu界面能的下降.因此,钎料中Zn含量提高,其在Cu基底上的铺展面积增大,润湿力提高.而由于扩散过程需要一定时间,导致润湿时间延长.因此,必须合理控制Zn的含量以获得铺展性与润湿时间的良好匹配.

退火温度对Al-Zn-Bi-Mg-RE合金电化学性能的影响

采用金相显微镜、恒电流法、动电位极化法和电化学阻抗谱(EIS)技术研究了退火温度对Al-Zn-Bi-Mg-RE阳极合金微观组织和电化学性能的影响。结果表明:随退火温度的升高,合金的晶粒有长大的趋势,体积也逐渐球化,第二相弥散均匀分布于晶界和晶内;合金的电流效率提高,开路电位正移,工作电位更加稳定;在一定热处理温度范围内,随温度的升高,合金的电化学性能有所改善,经510℃×4 h保温并炉冷后的试样综合性能最好。

Sn-Zn-Bi无铅焊料表面张力及润湿性研究

采用气泡最大压力法对Sn-9Zn-XBi焊料进行了表面张力测试,用平衡法测试焊料的润湿性。结果表明:Bi的添加大大降低了Sn-Zn系焊料熔体的表面张力;然而焊料暴露在空气环境下1min后,表面形成ZnO导致其表面张力增大;Bi的增加提高了焊料在铜片上的润湿力,缩短了润湿时间;Sn-9Zn-XBi焊料润湿力仍低于Sn-40Pb,其原因是焊料–铜界面能偏高。

Sn-Zn-Bi无铅钎料成分设计

利用二次回归正交组合设计建立了Sn Zn Bi无铅钎料成分与润湿性能、力学性能及抗腐蚀性能的回归方程,分析了成分质量分数对钎料润湿性能、接头剪切强度及钎缝抗腐蚀能力的影响规律。结果表明:增加Zn的质量分数有助于提高接头剪切强度,但同时也使钎料润湿性和钎缝抗腐蚀性能下降;添加适量质量分数的Bi能明显改善钎料的润湿性、接头剪切强度和钎缝抗腐蚀性;Zn、Bi交互作用对钎料和接头性能有一定的影响。在综合考虑成分变化对钎料熔点、熔化温度区间等影响后,优化设计出用于电子工业的w(Zn)=8%～9%、w(Bi)=3%～4%的Sn Zn Bi无铅钎料。

离子共放电沉积法制备Zn-Bi复合镀层及其性能(英文)

采用离子共放电沉积法制备Zn-Bi复合镀层并对其性能进行研究。结果表明,Bi可以有效地抑制电镀过程中Zn晶粒的生长,有利于镀层晶粒的细化,从而使得Zn-Bi复合镀层与纯锌镀层相比具有优异的力学性能。该方法制备的Zn-Bi复合镀层,其显微硬度是纯锌镀层的2倍,同时具有更高的耐磨性。

Sn-Zn-Bi无铅钎料的研究现状

综合介绍了国内外对Sn-Zn-Bi钎料的研究现状,阐述了Sn-Zn-Bi系钎料的熔化特性、润湿性能、力学性能等,总结出对Sn-Zn-Bi系钎料的改善措施。由于Bi元素的添加,Sn-Zn-Bi钎料会有较低的熔点、较高的抗拉强度,并且润湿性能略有提高,但造成熔化温度区间的提高以及塑性的降低,同时可能会出现焊点剥离现象等造成焊接性降低。因此,可以选择添加第四组元或者选取适当的冷却速度改善上述缺点。

Wettability of Sn-Zn-Bi Based Lead-Free Solder with Rare Earths

Effect of different contents of La and Ga on the wettability and the mierostrueture of interface of Sn-8.9Zn- 2.7Bi trinary alloys was studied. The results show that different contents of La and Ga have significant effect on the wettability of Sn-Zn-Bi based lead-free solder under the condition of both atmosphere and nitrogen. By adding suitable amount of Ga, Cu and La to Sn-Zn-Bi solder, a new lead-free solder Sn-8.9Zn-2.7Bi- 1.0Ga-0.5Cu-0.2La with better wettability was prepared, which has a wetting angle of 25.1° to Cu.

烧结载量对Zn-Bi片式压敏电阻器电性能的影响

通过烧结工序中0402型低压产品装载量不同的试验,研究了它们对Zn-Bi系片式ZnO压敏电阻器电性能的影响。结果表明:当配方体系中Bi2O3摩尔分数为0.6%,装载量为10g时,产品的电性能最好,非线性系数大于30,漏电流小于5μA。

Sn-Zn-Bi-In-P新型无铅焊料性能研究

新型无铅焊料Sn-4.5Zn-2Bi-In-P、Sn-9Zn-2.5Bi-In-P具有优异的抗氧化、抗腐蚀性能,弥补了Sn-Zn系焊料润湿性能方面的不足,具有极大的实用性。测量了共晶Sn-9Zn、两种新型Sn-Zn系无铅焊料和传统的Sn-37Pb焊料的各项物理性能：密度、熔点、线膨胀系数、电阻率及对铜基体的润湿角。实验结果表明,新型Sn-Zn系无铅焊料的密度约为传统Sn-37Pb焊料的3/4;熔点（依次为194℃,191.9℃）接近Sn-37Pb焊料,熔程仅为8℃;在25-100℃,新型Sn-Zn焊料线膨胀系数依次为20.8×10^-6/℃、16.9×10^-6/℃,优于Sn-37Pb焊料（21.2×10^-6/℃）;新型Sn-Zn焊料的电阻率依次为1.73×10^-6Ω·m、1.79×10^-6Ω·m,优于Sn-37Pb焊料（1.96×10^-6Ω·m）;新型Sn-Zn焊料对Cu基体的润湿角接近30°,满足实用化的最低要求。

Bi含量对热浸镀Zn-Bi合金镀层形貌和性能的影响

为了探索新的镀层成分,提高热镀锌层的性能,在锌液中加入不同含量的Bi,配制成Zn-xBi(x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5wt%)合金镀浴,并在20钢表面进行了热浸镀。采用金相显微镜、显微硬度计和全浸腐蚀试验对镀层形貌与性能进行了表征。结果表明,随着Bi含量的增加,Zn-Bi镀液的流动性提高,镀件表面的平整度和光亮度提高,镀层的纯锌层厚度减小,显微硬度降低,耐蚀性能变差。

Mg和RE合金化对Al-Zn-Bi合金阳极组织和电化学性能的影响

针对Al-Zn-Bi合金,分别单独及复合添加Mg、RE元素进行微合金化,利用金相、扫描电镜及X射线能谱等分析了该合金添加不同元素前后的微观组织特征;采用恒电流法测定了该系列合金在人造海水中的开路电位、工作电位和电流效率,利用极化曲线和电化学阻抗谱,分析了微合金化对Al-Zn-Bi阳极材料电化学性能的影响。结果表明:单独添加Mg、RE可以细化晶粒、改善偏析相的组成和分布,将电流效率提高15.93%和4.12%;二者复合添加虽电流效率稍有降低,但可促使基体均匀溶解,减小腐蚀电流密度,从而有效提高其综合性能。

Sn-Zn-Bi-In-P新型无铅焊料力学参数测量与分析

在25,50,75,100,125℃下,用电阻应变计法测量Sn-8Zn-3Bi,Sn-4.5Zn-2Bi-In-P,Sn-9Zn-2.5Bi-In-P的应力-应变曲线和横向应变-轴向应变曲线,计算3种焊料在不同温度下的弹性模量和泊松比,在25～100℃温度下,测量3种焊料的线膨胀系数。实验表明:3种焊料的弹性模量随温度升高而减小,泊松比和线膨胀系数随温度升高而增大;不同温度下,Sn-9Zn-2.5Bi-In-P的弹性模量均最小,其线膨胀系数与典型的FR-4层压板最为相近,这些特性可减小焊点内部产生的应力,提高焊点可靠性。

合金元素Ga对Al-Zn-Bi系阳极材料腐蚀机理的影响

采用恒电流法测定了添加Ga元素前后的Al-Zn-Bi系合金在人造海水中的开路电位、工作电位和电流效率,观察了该试验过程后合金的表面腐蚀形貌;利用极化曲线和电化学阻抗谱研究了该阳极合金在3.5%NaCl溶液中腐蚀过程的演变规律。结果表明:Ga能使Al-Zn-Bi系合金开路电位负移,工作电位稳定,电流效率升高,腐蚀形貌更加均匀;Ga可均匀固溶于铝合金中,并与回沉积的阳离子形成Ga基汞齐,使得阳极合金的活化控制步骤由第二相粒子优先溶解-脱落机理转变为金属阳离子的溶解-再沉积机理,促进阳极合金的均匀溶解,从而提高其综合电化学性能;等效电路RL(Cs(CpRp)(Q1Rd1)(LRa))和RL(Cs(CpRp)(Q1Rd1)(LRa)(Q2Rd2))能较好地表征两种合金的腐蚀行为和活化机理。

Sn-Zn-Bi-In-P新型无铅焊料压缩力学性能分析及ANAND本构方程参数确定

在gleeble1500力学试验机上,对Sn-4.5Zn-2Bi-In-P,Sn-9Zn-2.5Bi-In-P,Sn-8Zn-3Bi 3种无铅焊料进行系列恒温恒应变速率的压缩试验,实验系列由3种实验温度(20,60,100℃)和5种应变速率(101,100,10-1,10-2,10-3)正交组成。结果表明:3种无铅焊料的饱和应力随应变速率的增加而增加,随温度的升高而减小;在所有实验系列中,Sn-8Zn-3Bi合金的饱和应力最大,Sn-4.5Zn-2Bi-In-P最小;应用非线性拟合方法分别确定了描述3种无铅焊料非弹性率相关性的Anand粘塑性本构方程的9个材料常数;通过实验数据与Anand模型预测数据的对比分析,表明Anand模型能有效描述3种新型无铅焊料的粘塑性行为,为3种无铅焊料焊点的可靠性模拟和失效分析提供模型支持。

水平稳恒磁场对Zn-10%Bi过偏晶合金第二相分布的影响

Zn-Bi过偏晶合金凝固过程中因液-液分离反应极易造成第二相偏析.磁场在过偏晶合金的凝固过程中具有抑制第二相液滴迁移的作用,在水平稳恒磁场中进行Zn-Bi过偏晶合金的水冷铜模浇铸实验,研究磁场方向与第二相液滴运动方向呈不同夹角时对偏晶合金凝固组织的影响,对不同方向磁场对液滴运动的作用机制进行分析.实验结果表明,水平稳恒磁场对富Bi相的Marangoni运动有一定的抑制作用,且磁场方向与富Bi液滴Marangoni运动方向平行时。

Sn-9Zn-3Bi/Cu钎焊接头在170℃时效过程中的显微结构

采用ST50润湿实验仪完成了钎焊并研究分析了Sn 9Zn 3Bi/Cu接头在170℃下长期时效的显微结构变化。结果表明:Sn 9Zn 3Bi/Cn接头时效至200h后在界面处形成单一连续的Cu5Zn8化合物层;时效至500h和1000h后,界面处形成了3层化合物层,从铜母材侧起,分别为Cu Sn化合物层,Cu Zn化合物层和Sn Cu化合物层;随着时效时间的增加,整个金属化合物层变厚,而Cu Zn化合物层减薄,表明Cu Zn化合物层在时效过程中具有不稳定性。

中性条件下铋对锌电极的缓蚀作用

采用置换反应制备了一系列不同铋含量的锌－铋合金粉，利用收集气体的方法测定了含不同比例铋的锌粉在锌型电解液中的腐蚀速度，并制成多孔电极，测量其阴、阳极极化曲线。结果表明：铋盐取代锌锰干电池中的含汞缓蚀剂，具有较好的效果和应用前景，但是存在一个最佳比例值，扫描电镜图也证明，在最佳比例值铋能够在锌表面形成均匀有效的复盖膜，若超过或小于这个比例值均得不到预期的效果。还通过锌－铋合金粉在有机缓蚀剂ＴＢＩ－１５中的腐蚀速度实验，初步研究了两种缓蚀剂的协同作用。

Sn-8.5Zn-xBi合金系与NdFeB磁体间的润湿性

采用座滴法分别研究在真空和氮气气氛中和不同温度条件下纯金属Sn,Zn,Bi及Sn-Zn-Bi系合金在NdFeB磁体上的润湿性。结果表明:单一元素Sn和Bi与NdFeB磁体间的润湿性不好,接触角比较大;而Zn与NdFeB磁体间的接触角为零,润湿性非常好。为了获得熔点较低、又与NdFeB磁体间润湿良好的合金,配制一定成分的Zn-Sn-Bi系合金,并测定其熔点。Zn-Sn-Bi合金中,当Bi含量增加到1.0%(质量分数,下同)以后,随着Bi含量的增加,Sn-Zn-Bi合金与NdFeB磁体间的润湿性改善,原因是Bi减小了液态合金的表面张力,计算和实验都证实了这一点。Sn-8.5Zn-7Bi熔点为194.3℃,合金与NdFeB磁体间的接触角仅为53.2°。

时效Sn-9Zn-3Bi/Cu钎焊接头的电子探针分析

用EPMA 1600型电子探针波谱分析了 Sn 9Zn 3Bi/Cu钎焊接头在 170℃时效 1 000h后的界面组织及其成分。结果表明,界面处存在三层化合物层。从基体铜侧起,依次为 Cu Sn化合物层、Cu Zn化合物层和Sn Cu化合物层。电子探针能够有效分析微观组织、成分的变化和扩散现象。