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随着社会的发展和人们环保意识的增强,人们越来越重视控制铅的污染,为此世界各国纷纷出台法律限制在电子组装行业中使用含铅钎料。因此研制替代传统Sn—Pb钎料的无铅钎料成为材料领域所面临的重要课题。我国目前还没有自主知识产权的无铅钎料问世,这对于一个家电出口大国来说将会在生产和销售上受制于人。所以研究具有自主知识产权、性能优、成本低的无铅钎料具有重大的经济和社会意义。 本文通过合金化处理,即向Sn—Zn基体中添加Cu、Bi和稀土Ce来改善无铅钎料合金的润湿性。通过铺展性试验和DSC熔点测定,结果表明:向基体中添加Cu、Bi和稀土元素均能起到改善钎料合金润湿性的作用;尤其是Bi元素的添加在改善了钎料润湿性的同时,还降低了钎料的熔点。研究表明,成分为Sn+4%Zn+0.8%Cu+5%Bi+少量Ce的无铅钎料具有优良的润湿性和力学性能,该钎料的熔化温度区间为189.6～193.8℃,抗拉强度为53.6Mpa,延伸率为39%。 通过铺展性试验和钎料熔化的动态分析,结果表明:与无铅钎料合金相配套的钎剂为含有活性剂ZnCl2的松香;该钎剂腐蚀率为0.0014g/cm2,不挥发物含量比较大为58.6%,焊后需要清理;无铅钎料合金在198℃开始熔化,230℃完全熔化;钎料最佳的钎焊温度为250℃,保温时间为15min。 采用X射线衍射、光学显微镜、SEM、EDS、电子探针和万能试验机等分析测试手段,对钎焊接头的组织、成分及性能进行分析研究。结果表明:在钎焊接头中Bi相组织呈层片状分布,降低了基体的强度,使钎焊接头的剪切强度降低;Cu元素的加入降低了Cu—Sn脆性化合物生长分解的速度,提高了接头的力学性能;Zn元素的加入,阻碍了Sn、Cu之间的扩散结合,抑制了Cu—Sn脆性化合物层厚度的增加,提高了钎焊接头的剪切强度;稀土Ce可以细化钎焊接头中的组织,提高了钎焊接头的剪切强度,当Ce的含量为0.3%时,钎焊接头的剪切强度比不含Ce的提高了5.8Mpa。 总之,通过合金化的方法来改善无铅钎料合金的性能,最终得到一种无毒、