1、第二章 钎料合金,第二章 钎料合金,第一节 对钎料的基本要求和分类 第二节 锡基钎料 第三节 铝基钎料 第四节 银基钎料 第五节 铜基钎料 第六节 高温钎料,第一节 对钎料的基本要求和分类,基本要求 合适的熔点 温度控制；组织控制；缺陷 良好的润湿性 与母材良好的冶金相互作用 稳定性、均匀的成分 元素挥发、成分偏析 接头性能 强度、导电性、导热性、抗腐蚀性等 成本,对钎料的基本要求和分类,钎料的分类 按熔点 小于450C：软钎料； 大于450C：硬钎料； 大于800C：高温钎料 按合金成分 锡基；铝基；银基钎料；铜基钎料；镍基钎料等,第二章 钎料合金,第一节 对钎料的基本要求和分类 第二节 锡
2、基钎料 第三节 铝基钎料 第四节 银基钎料 第五节 铜基钎料 第六节 高温钎料,第二节 锡基钎料,锡基钎料合金系列 锡铅钎料： 以前电子工业中应用最为广泛的钎料合金 Ag：降低熔点，提高高温强度 Sb：提高高温强度 无铅锡基钎料 95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu，熔点217C 96.5Sn/3.5Ag，熔点221C 99.3Sn/0.7Cu，227C 问题 熔点 冷脆性 锡须,Sn-Pb钎料合金,Sn-Ag，Sn-Cu合金,Sn-Ag-Cu合金,Sn-Bi、Sn-Zn合金,第二章 钎料合金,第一节 对钎料的基本要求和分类 第二节 锡基钎料 第三节 铝基钎料 第四节 银基钎料 第五节 铜基钎
3、料 第六节 高温钎料,第三节 铝基钎料,用途 仅用于钎焊铝及铝合金 组成 铝及可和铝形成共晶的金属 铝硅共晶、铝硅铜共晶,Al-Si合金平衡相图,共晶成分：12.2%Si 熔点：577 缺点：熔点接近于铝合金的熔点,常用的铝基钎料,共晶钎料具有最好的流动性，但也容易出现钎料流失。,第二章 钎料合金,第一节 对钎料的基本要求和分类 第二节 锡基钎料 第三节 铝基钎料 第四节 银基钎料 第五节 铜基钎料 第六节 高温钎料,第四节 银基钎料,用途广泛的硬钎料 低碳钢、结构钢、不锈钢、高温合金、铜及铜合金、可伐合金、 难熔金属、陶瓷等 导电、导热性能良好；耐介质腐蚀 问题 价格高，低银钎料的研制 如何
4、降低熔点 如何避免脆性相,Au-Cu合金平衡状态图,银基钎料系列,Ag-Cu-Zn钎料合金 Ag-Cu共晶点780 加入Zn降低熔点，到720 会产生脆性、和相 、和相塑性极差 Zn含量控制在35%以下 Ag-Cu-Zn-Sn钎料合金 进一步降低熔点 加入量0.55%，熔点660 过多产生脆性 加入微量Ni，提高强度和耐热性,Ag-Cu-Zn三元合金相图,液相面,相组成,第二章 钎料合金,第一节 对钎料的基本要求和分类 第二节 锡基钎料 第三节 铝基钎料 第四节 银基钎料 第五节 铜基钎料 第六节 高温钎料,第五节 铜基钎料,Cu-Zn钎料 通过Zn含量降低熔点 Cu62/Zn38(黄铜) 熔
5、点902 固熔体组织 良好的强度和塑性 加入Si抑制Zn的挥发 加入Sn提高铺展性,Cu-Zn合金平衡状态图,Cu-Zn钎料中加入Si对Zn挥发的抑制作用,Si氧化后与钎剂中的硼酸盐形成低熔点的硅酸盐，浮在液态钎料表面，阻止Zn的挥发。,Cu-P自钎剂钎料,Cu-P钎料 共晶成分8.38wt%磷 熔点：714 P2O5与氧化铜生成复合化合物，以液态覆盖母材表面，起保护作用,Cu-P合金平衡状态图,Cu-O合金平衡状态图,第二章 钎料合金,第一节 对钎料的基本要求和分类 第二节 锡基钎料 第三节 铝基钎料 第四节 银基钎料 第五节 铜基钎料 第六节 高温钎料,第六节 高温钎料,铜基高温钎料 BC
6、uNiSiB 2730%Ni：提高高温强度，但熔点也增加 1.52.%Si、0.2%B：降低熔点，改善润湿性 工作温度可以达到600C 可以达到与1Cr18Ni9Ti等强度 镍基钎料,钎料强度与工作温度的关系,第七节 钎料的选用原则,经济性：根据结构的重要性，选择成本最低的钎料合金 接头性能：工作温度；强度；可靠性 密封性：电真空器件；真空室 导电性：锡基钎料、银基钎料 工艺性：焊接温度对母材的影响 与钎焊方法的匹配,润湿的本质 (Option),润湿分析的量子学原理,这是润湿的表达而非实质,合金化和润湿性的微观描述,相互作用是如何发生的？,分子轨道方法,分子中电子的轨道 用原子轨道的线形结合
7、表示分子轨道 H2的分子轨道CO的分子轨道(LiNe),H与H的结合,能级位置导致轨道相互作用的差异,钎料合金电子状态计算的簇模型,Sn28M Cluster Model,Crystal Lattice of Tin,Schrdinger方程和Dirac电子运动方程,合金元素,Sn基二元合金的电子结构,局域状态密度(PDOS),电子密度分布,电子转移,电子由M向周围Sn转移 Pb、In、Tl、Bi、Cd、Ag电子由周围Sn向M转移 Sb、As、Au、Cu、Ge、Zn电子转移很少 Ga(+)、Sn(0)、Hg(-),用于润湿能力计算的簇模型,Sn原子,Cu原子,合金化原子,Sn-M,Cu-M,S
8、n-rich,Cu-rich,M-rich,不同簇模型原子间轨道相互作用,Pb、Bi和Ag的合金化效果,界面区 元素Pb、Bi和Ag与Cu原子轨道相互作用弱，与Sn原子作用强 界面区不出现Pb，Bi和Ag，仅为Sn和Cu Sn-Cu轨道相互作用的影响 使Sn-Cu轨道相互作用增强。(+3.02%、+1.68%和+0.67%。) 润湿能力预测 Pb、Bi和Ag 将促进Sn在Cu表面的润湿 Sn/Pb、Sn/Bi、Sn/Ag钎料均可在Cu表面很好润湿,In的合金化效果,界面区 元素In与Sn轨道相互作用强，与Cu轨道相互作用较强 In、Sn和Cu共同出现在界面区域 对Sn-Cu轨道相互作用的影响
9、In的存在使Sn-Cu轨道相互作用增强(+1.01%)。 润湿能力预测 Sn-In、Cu-In间均有新相生成 钎料的润湿取决于Sn-In新相和Cu-In新相的相互作用 元素In将促进Sn在Cu表面的润湿 Sn/In钎料可在Cu表面获较好润湿,Sb和Cd的合金化效果,界面区元素 Sb(Cd)与Sn、Cu共存于润湿界面区，且Sb(Cd)较多地存在于界面区。 合金元素对Sn-Cu轨道相互作用的影响 Sb使Cu-Sn作用减小1.68%，而Cd则使其减小3.85% 润湿能力预测Sb、Cd使润湿能力变差，且Sn/Cd钎料差于Sn/Sb钎料,Zn的合金化效果,界面区元素 Zn-Cu轨道相互作用远强于Cu-Cu相互作用 Zn-Sn轨道相互作用远强于Sn-Sn相互作用 在Zn-rich区，Zn-Zn(0.794)Cu-Zn(0.58)Sn-Zn(0.467)，润湿界面只有Cu和Zn而没有Sn的存在。 润湿能力预测 Zn-Cu强烈作用于界面区，且使Sn远离界面区 导致润湿能力差,Sn-8Zn/Cu界面的SEM和EDX分析结果,Sn,Zn,Cu,Zn在Cu表面集聚，而将Sn排斥,轨道相互作用与润湿性的实验结果,
