(3)非晶钎料的偏析较少、钎焊强度高,可靠性高。非晶态钎料中的原子处于无序形态,但是非晶钎料的元素分布均匀,熔化温度范围较小。所以钎焊的能耗可以大大缩小,偏析显著减少,钎焊接头强度也显著提高。又因为快速凝固的钎料组织分布均匀,偏析比较少,易形成前驱膜,比较耐腐蚀,耐氧化。

(4)非晶钎料由于元素分布均匀,偏析少,因而润湿性好,其焊接接头强度可靠性高,抗氧化性能好。但是,如下几个问题并不能用上面的观点解释[3]: 

(1)晶态钎料因制备时间长,不像非晶钎料用快速凝固技术获得,必然会存在宏观偏析(Macro segregation)。但是现在在铸造技术迅速发展的条件下,也能够让晶态钎料的组织相对于之前偏析已经大大减少。偏析对接头可靠性的影响比较小。但是如果因此产生脆性相,那么对焊接性能有重大影响,不然影响几乎可以忽略。这是因为对于焊接接头来说,焊料在焊缝中的饱和度或者填充面起到决定作用,如果填充面积不符合规范,饱和度较低,那么焊接接头的强度必然会很低[9]。非晶钎料在与上述采用最新铸造技术制备的晶态钎料在相同的工艺参数下对于焊接接头的性能作比较,非晶钎料仍然具有绝对优势,上面的观点在这个方面就不成立了。

(2)钎焊时普通钎料的熔点一般来说要比非晶钎料高20℃-50℃左右,这个温度差不影响钎料的润湿性。而且,当温度达到一个定值,钎料的润湿面积(Wetting property)可提高的范围很小。但是在相同的工艺参数下,非晶钎料的润湿面积要比晶态钎料高约15%。所以仅仅从熔点这个方面是很难解释的。

(3)非晶钎料开始为非晶态,但是随着温度提高,在高温下会向晶态转变,在钎焊时非晶钎料与普通晶态钎料的铺展性大致相同。但对于两种在高温下状态相同,成分相同,大小相同的钎料,非晶钎料的润湿性依然比普通钎料要好,这个现象还是需要很好的解释,现在并没有直接的理论解释,有待于日后的研究观察。目前对于钎焊机理的研究投入还比较少,不过大多数学者都同意的一个结果是,非晶钎料在升温过程中发生晶化后跟晶态钎料的性质一样,钎焊连接的方式也是大致相同的[10]。但是这个观点还是不可以解释为什么非晶钎料具有较好的钎焊性能。非晶态钎料处于非稳定态,达到熔点时会放热,原子的扩散性能也提高,晶化后的晶粒小,在连接机理方面与晶态钎料是有很大区别的[7]。在这个方面国内外学者还有很长的路要走。所以这篇论文将会对非晶态钎料的特性与界面结构润湿机理相结合,相对于晶态钎料做对比,从更深层次去探索非晶钎料的润湿机理,讨论非晶态钎料的优势。

1。2 铜磷基钎料研究现状及发展

1。3 钎焊连接原理

如果将两个焊件加热升温但不让它们熔化,而让熔化的钎料自动填入两个焊件的间隙中,并且液态的钎料还必须和母材相互作用,然后冷却降温形成连接接头的过程,我们称这个过程为钎焊连接。

在整个钎焊过程中,唯一需要熔化的只有钎料,母材还是需要保持它原来的固态形状;所以钎焊的温度是比较低的,一般远远小于母材的熔点,在这个温度下的钎焊过程对母材本身的物理化学性能几乎没有任何的影响;其次,在这样比较低的钎焊温度下,对焊件的加热不会出现不均匀的现象,这样就不会引起母材以及钎料的变形,从而可以保证焊件整体不受变形的影响,达到需要的尺寸精度;同时,由于它是可以整体加热的,这就对一些精密的,复杂的焊件结构特别适合,甚至可以一次性的完成多个焊件或者多个焊缝的连接;另外,还有很多异种金属,或者金属与非金属材料的连接,例如铝和不锈钢,金属和陶瓷等,他们用其他的连接方法往往很难成功,但是使用钎焊连接就会变得异常简单;还有,由于温度是远远低于钎焊温度的,所以对钎焊的热源要求很低,工艺也会变得比较简化,这就可以很轻松的实现生产过程的自动化,还可以保证焊件有很高的可靠性。

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