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本文在Sn-Zn共晶合金的基础上,依次加入Cu、Bi和稀土Ce,通过铺展性试验和DSC差热分析,研究合金元素的含量对钎料润湿性和熔点的影响,以研制出润湿性好、熔点合适的无铅钎料合金。在进行优化筛选的基础上,对配比并熔炼出的钎料及钎剂进行了研究。通过铺展性试验观察不同成分钎剂对钎料铺展润湿性的影响,初步确定钎剂成分,通过钎剂性能试验对钎剂的腐蚀性及不挥发物含量进行对比确定合适的钎剂。通过铺展性试验初步确定钎焊的工艺参数,利用影像式烧结点试验仪对钎焊的熔化铺展过程进行观察,确定合适的工艺参数。通过X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和电子探针对钎焊接头的组织成分进行分析,探讨无铅钎料合金中相的组成以及合金元素的作用机理。通过钎焊接头剪切强度试验,对钎焊接头的组织进行观察,探讨不同的合金元素的对接头剪切强度的影响。对钎料的研制表明:向Sn-9Zn中加入Cu能够显著的改善合金的铺展润湿性,当Cu的质量百分含量为0.8%时,钎料的铺展面积得到最大改善,但Cu的加入也显著提高了钎料的熔点。Bi的加入降低了钎料的熔点,提高了铺展面积;但钎焊接头的脆性增加,最后控制在了5%。在钎料合金中加入稀土元素Ce,对无铅钎料的铺展面积有所改善。最终确定无铅钎料合金的成分为:Sn-9Zn-0.8Cu-5Bi-0.3Ce。该钎料合金的熔炼方法与传统钎料的熔炼不同,Cu和Ce元素作为溶质元素少量加入,Zn元素最后加入。研制的钎剂以松香为基,为保证钎剂的熔点与试验用钎料的熔点相适应,添加了活性剂ZnCl2、SnCl2以确保清除Zn的氧化膜。通过铺展性试验可以看出,随着钎剂中活性剂含量的增加,钎料的铺展面积增大。在优化选定了钎料和钎剂后,其最佳钎焊工艺参数为:钎焊温度250℃,保温时间15min。钎剂在140℃完全熔化,钎料在198℃开始熔化,230℃时钎料完全熔化;在250℃的钎焊温度下保温5～15min,钎料的铺展面积变化不明显。通过对钎焊接头的相、组织和成分分析,结果表明:在钎焊接头中存在Sn、Bi,η-Cu6Sn5和CuZn2、CuZn、Cu5Zn8;Bi元素在钎焊接头中呈层片状分布,在钎焊冷却过程中形成树枝晶,对钎焊接头的力学性能产生不利。Cu元素抑制了Cu-Sn化合物的形成速度,提高了钎焊接头的强度,同时Cu元素降低了Zn原子的活性,抑制Zn在钎料表面的氧化,减小液态钎料的表面张力改善润湿性。Zn元素在钎焊过程中先于Sn与Cu进行反应生成化合物,阻碍Sn、Cu之间的扩散反应,从而抑制Cu-Sn化合物层的增加,提高了钎料的力学性能。通过钎焊接头的力学性能试验可以看出:Cu和Zn对钎焊接头的剪切强度有明显的强化作用;随着Bi含量的增加钎焊接头的剪切强度下降;稀土元素Ce的加入在改善钎料润湿性的同时,细化了Bi相的组织,提高了钎焊接头的剪切强度,添加0.3%的Ce使接头的剪切强度提高了5.8MPa。最终,通过优化试验,研制出了比较适合工业化生产的无铅低熔点钎料和钎剂,其组织结构优良,使用性能满足要求,为我国无铅钎焊的研究提供了思路。