合金元素Al、Nd、Ni等對無鉛焊料高溫抗氧化性的影響.pdf

1、由于鉛的毒性，Sn-Pb焊料已逐步為無鉛焊料所取代。然而，現(xiàn)有的無鉛焊料由于使用過程中存在氧化等缺陷，影響了焊接工藝和質量。本文以Sn-Zn和Sn-Cu兩種合金系為研究對象，在Sn92n，Sn0.7Cu二元合金的基礎上添加微量的合金元素，系統(tǒng)研究了焊料的抗氧化性能和潤濕性能，并通過掃描電鏡及俄歇電子能譜儀分析了焊料的表面氧化，從而探討了合金元素改善合金抗氧化性能的機理。 本文的試驗研究顯示，微量Al的添加能夠提高Sn92n焊料的

2、抗氧化性能。不同溫度下，相同添加量的Al對提高焊料抗氧化性的作用有所不同。250℃下添加30ppm的Al可顯著改善Sn9Zn焊料的抗氧化性能。然而當反應溫度升高至300℃和350℃時，60ppmAl的添加量對改善焊料抗氧化性能的效果更顯著。俄歇電子能譜分析表明，Al有明顯的表面富集作用，能優(yōu)先于Zn氧化并生成一層致密的氧化物薄膜，該氧化膜對基體具有良好的保護作用，可以阻礙氧化的進一步進行。此外，微量Al的添加對Sn9Zn焊料的潤濕性能具

3、有明顯的提高作用。250℃時，Al的合理添加量為30ppm。過厚的氧化膜會導致焊料的表面張力上升，從而降低焊料與基板之間的潤濕效果。 在Sn9Zn30ppmAl基礎上添加微量的Nd后，合金顯示出很好的抗氧化性能，潤濕性能也相應提高。俄歇電子能譜分析結果表明Nd能夠在焊料表面富集。適量Nd的加入有利于Al的優(yōu)先氧化，形成氧化鋁保護膜，阻止了焊料中的Zn氧化，與此同時降低了焊料的表面張力，從而改善了潤濕性能。 在Sn9Zn3

4、0ppmAl三元合金中加入微量Ni后，合金的抗氧化性和潤濕性能能隨Ni含量的不同有很大的變化。當Ni含量少時，會促進Al的優(yōu)先氧化，一定程度上改善了合金的抗氧化能和潤濕性能；而Ni加入量過多時，焊料的抗氧化能和潤濕性能則均下降。 與Sn-Zn基焊料不同，在Sn0.7Cu焊料中添加微量Al對焊料的抗氧化性能沒有明顯的改善作用。然而微量Nd的添加對Sn0.7Cu焊料的抗氧化性能影響較大，且影響作用隨Nd添加量不同而有所差異。在250

5、℃溫度下，當Nd含量低于80ppm時，Nd的添加降低了Sn0.7Cu焊料的抗氧化性能；而當Nd含量高于80ppm時焊料的抗氧化性能均明顯得到改善。當溫度提高到300℃后，Nd的適宜添加量為300ppm。 俄歇電子能譜分析結果表明，在250℃溫度下，微量Nd能夠在Sn0.7Cu焊料表面富集，阻止了焊料中Sn的氧化，降低氧化層厚度。然而當溫度升至300℃時，Nd的加入對Sn0.7Cu焊料的抗氧化性能作用減弱。 本文的試驗還表