铝铜钎焊用Sn-Zn基铜铝焊丝无铅钎料
admin 添加于 2015-12-17 09:24
铝铜钎焊用Sn-Zn基铜铝焊丝无铅钎料
针对制冷行业中铝铜连接技术存在的接头可靠性问题,采用Sn-Zn基铜铝焊丝无铅钎料通过低温软钎焊方法获得具有优良力学性能的铝铜异种金属钎焊接头。本文主要研究了Sn-xZn铜铝焊丝钎料铝铜钎焊接头的力学性能、耐腐蚀性能、Zn含量对接头性能以及界面反应机制的影响；同时,通过“团簇+连接原子”结构模型设计了 Sn-Zn-Ag、 Sn-Zn-Al、 Sn-Zn-Al-Ag近共晶无铅钎料,并测试了应用上述钎料钎焊得到的铝铜接头的性能,研发出可用于铝铜异种连接的综合性能优良的Sn-Zn基铜铝焊丝无铅钎料合金。
结论如下：
1.通过对Sn-xZn (x=5,15,25,35at%)钎料钎焊铝铜接头的界面反应机制的研究发现,铜与钎料界面上生成连续的层状金属间化合物,不同Zn含量对铜界面上生成的金属间化合物类型不同：在Sn-5Zn/Cu界面上生成A14.2Cu3.2Zno.7和Cu6Sn5,在Sn-15Zn/Cu界面上生成 A14.2Cu3.2Zno.7,在Sn-25Zn/Cu和Sn-35Zn/Cu界面上生成CuZn5和Cu5Zng；铝和钎料界面是固溶结合,没有发现金属间化合物生成,界面主要以Al-Zn-Sn形成的固溶区连接。
2.通过对Sn-xZn (x=515,25,35at%)钎料钎焊铝铜接头的性能研究发现,在相同的回流条件下,随着钎料中Zn元素含量的增加,接头的剪切强度逐渐增加,Al/Sn-35Zn/Cu接头具有最高的剪切强度。钎焊接头在3.5%NaCl溶液中浸泡12小时后,接头发生电偶腐蚀,接头剪切强度下降,随着 Zn含量的增加接头的耐腐蚀性提高,AI/Sn-35Zn/Cu接头具有最好的耐腐蚀性能。同时发现,铝侧界面的结合强度较铜侧界面弱,剪切断口与腐蚀断口均发生在铝侧界面上
3.通过“团簇+连接原子”结构模型设计了Sn-Zn-Ag、 Sn-Zn-Al、 Sn-Zn-Al-Ag近共晶无铅钎料。对钎料的熔化性能研究发现所设计的钎料DSC曲线上均只出现一个吸热峰和一个放热峰,具有共晶合金的特点；钎料在铝基板和铜基板上具有良好的润湿性能,Sn-Zn-Al钎料具有最佳的润湿性能,A1元素的添加提高了钎料在Al和Cu基板上的润湿性。
4.通过对Sn-Zn-Ag、 Sn-Zn-Al、 Sn-Zn-Al-Ag钎料钎焊铝铜接头的微观组织研究发现,接头中铜与钎料界面均生成一层很薄的A14.2Cu3.2Zno.7相,铝与钎料界面以 Al-Zn-Sn固溶结合。通过对接头的力学性能研究发现,Sn-Zn-Ag、 Sn-Zn-Al、 Sn-Zn-Al-Ag钎料可以得到具有优良力学性能的钎焊接头,Sn-Zn-Al接头具有最佳的剪切强度。钎焊接头在3.5%NaCl溶液中浸泡12小时后,Sn-Zn-Ag接头具有最佳的耐腐蚀性能。