（中国）有限公司等。

4  微量合金元素对铜磷钎料性能的影响概述

由于铜磷钎料中含有大量的 Cu3P，脆性大，可钎焊性差，可在铜磷钎料中加入微 量的合金元素来改善合金性能。常用的微量合金元素有硅、镍、锌、银、铼及部分稀土 元素等，它们各自对铜磷钎料的综合性能都有着不同的影响[31]。

硅的加入主要是改善钎料的流动性，由于它和其他元素没有第二相生成，因此可以 提高焊缝的塑韧性。与此同时，硅的加入也改善了铜磷钎料的耐腐蚀性。

镍加入到铜磷钎料中，可以扩大钎料在母材上的润湿面积，焊缝的抗拉、抗剪强度 也能提升，但镍的含量要适当，防止“过犹不及”，如果含量过高，接头的微观组织会 发生变得十分粗大，从而严重影响其机械性能。帕什科夫等人发现含镍的铜磷钎料与含 Ag 量在 45%左右的银基钎料钎焊温度类似，用于钎焊紫铜的焊缝抗剪强度能达到 140MPa 左右，抗拉强度还要更高。需要注意的是，用含镍的铜磷钎料钎焊钢时，由于

铁和磷会形成脆性化合物，从而导致焊缝剪切强度比钎焊紫铜时低了 15MPa，但相比于 不加入 Ni 元素，性能已经有了很大的提升。除此之外，为了使无银铜磷钎料熔点进一 步下降，同时避免因为 Sn 的存在而导致钎料加工成型困难，有很多研究人员尝试在铜 磷钎料中同时加入锡和镍，此时液相线可降至 650℃，这与银铜锌镉钎料的液相线温度 很相近，并且期间的物理化学过程也较为类似。锡化铜合金能形成一定的“液相通道”， 促使 Ni 向钎料中扩散。除此之外，也可以在铜磷钎料中同时加入 Ni，Zn，降低其电极 电位，改善其在腐蚀介质下的耐用性，同时研究也发现，Ni 和 Zn 的加入也抑制了 IMC 的形成，从而使钎缝塑韧性良好，综合机械性能优异[32]。

锡加入到铜磷钎料中可以有效降低其熔点，以 Cu-6P 合金为例，当锡含量达到 1% 时，液相线温度下降较明显，当加入 6%的锡时，液相线温度降到了 677℃。Sn 的加入 对 Cu-6P 合金延展性和抗拉强度的影响分别如图 1-3 和图 1-4 所示，可看出，随着 Sn 含量的增加，Cu-6P 合金的延展性先变好再变差，抗拉强度先提升后变化很小。在 Sn 含量在 0-1%区间，加入 Sn 可以提升 Cu-6P 合金的延展性和抗拉强度。至于 Sn 的加入 对铜磷钎料的影响机理，有学者认为是三种主要元素形成了一种新相，在晶界处富集， 此新相熔点较低，从而降低了铜磷钎料的熔点。同时晶界处的偏聚也有利于组织趋向于 等轴晶，使一些大块的缺陷组织破碎，使钎料柔性提高。但需要注意的是，由于 P 的还 原性不如 Sn，因此当 Sn 含量较高时，氧化锡的堆积就成了一个不可忽略的问题，且锡 在铜中的固溶度不是很高，因此过量的 Sn 会导致钎料铺展能力降低，这也为在铜磷钎 料加入锡的量提供了有效参考[33]。

图 1-3 Sn 在 Cu-6P 中的质量分数与断后伸长率的关系

Fig。1-3 The relationship between the mass fraction of Sn n Cu-6P and elongation

图 1-4 Sn 在 Cu-6P 中的质量分数与抗拉强度的关系

Fig。1-4 The relationship between the mass fraction of Sn and the tensile strength

银加入铜磷钎料中引起的液相线变化可以用图 1-5 来表示，Cu-Ag-Cu3P 的共晶组织 主要由两种金属的 α 固溶体（铜和银的固溶体分别记作 α1，α2），和 Cu3P 组成。银本身 是一种导电性和耐腐蚀性较好的金属，银的加入对铜磷钎料的影响有[34]：

① 首先，银加入到铜磷钎料中可以提升钎料的导电能力和耐腐蚀性，使其可以较好 地应用在电力电子、电机电器、能源制冷等行业。