SnAgCuEr系稀土无铅钎料的显微组织和性能研究

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SnAgCu系钎料因其优良的物理性能、润湿性能和力学性能,已成为无铅替代的主要钎料合金。目前在SnAgCu钎料的基础上添加第四种元素已显示出良好的影响。稀土元素的冶金变质作用,早已引起人们的关注。 本文系统研究了添加微量稀土Er对Sn3.8Ag0.7Cu无铅钎料合金显微组织和性能的影响。试验发现,微量Er的添加,使Sn3.8Ag0.7Cu钎料合金的熔化温度稍有降低,铺展面积有所增加,钎焊接头的剪切强度有所增加,在温度为50℃的条件下,使接头蠕变断裂寿命提高。当稀土Er含量为0.1wt.%时,蠕变寿命可以提高约6.5倍,当稀土Er含量为0.25wt.%时,蠕变寿命可以提高约7.1倍。指出含微量稀土Er的SnAgCuEr合金是性能优良的无铅钎料合金。 钎料合金的显微组织由树枝晶β-Sn、共晶相和IMC(金属间化合物)组成。通过显微组织观察,稀土Er的添加使共晶相的体积百分含量增加,抑制了IMC的长大。与Cu基板形成的焊接结构在170℃高温时效过程中,微量稀土Er的添加可抑制界面处IML(金属间化合物层)厚度的增长,时效400hr后抑制效果较明显,所以,稀土Er的添加有利于提高焊接接头的可靠性。 在5%的中性NaCl水溶液环境中,依极化曲线与失重情况分析,微量(低于1.0wt.%)Er的添加对SnAgCu合金的耐蚀性影响不大;从腐蚀形貌分析,SnAgCuEr系合金呈现明显的局部腐蚀特征。SnAgCuEr系合金中严重的成分与组织不均匀直接导致了局部腐蚀的产生。
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