昆明理工大学学报(自然科学版)2024,Vol.49Issue(1) :28-36.DOI:10.16112/j.cnki.53-1223/n.2024.01.422

铜铝异种焊接用低温焊料Sn-40Bi-xZn的研究

Sn-40Bi-xZn Low Temperature Solder for Cu-Al Dissimilar Welding

耿家维 夏洪应 蔡昌礼 郭文波 吕维席 符伟
昆明理工大学学报(自然科学版)2024,Vol.49Issue(1) :28-36.DOI:10.16112/j.cnki.53-1223/n.2024.01.422

铜铝异种焊接用低温焊料Sn-40Bi-xZn的研究

Sn-40Bi-xZn Low Temperature Solder for Cu-Al Dissimilar Welding

耿家维 1夏洪应 2蔡昌礼 3郭文波 4吕维席 4符伟4
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作者信息

  • 1. 昆明理工大学 冶金与能源工程学院,云南 昆明 650093;云南科威液态金属谷研发有限公司,云南 宣威 655400
  • 2. 昆明理工大学 冶金与能源工程学院,云南 昆明 650093
  • 3. 云南科威液态金属谷研发有限公司,云南 宣威 655400;云南省液态金属产品质量检验中心,云南 宣威 655400
  • 4. 云南科威液态金属谷研发有限公司,云南 宣威 655400
  • 折叠

摘要

通过改变Sn-40Bi-x Zn焊料合金中Zn元素含量,对比Sn-58Bi共晶焊料合金研究Zn含量对Sn-40Bi-x Zn焊料合金的熔化过程、焊接润湿扩展性、微观组织结构、力学性能方面的影响.结果表明:随着Zn元素含量的增加,Sn-40Bi-x Zn焊料合金熔点T变化不大,但熔程ΔT逐渐变小直至保持稳定;当Zn的质量分数含量为2.0%时,Sn-40Bi-x Zn焊料合金的铺展率最大,焊料合金在Al板上的润湿效果最好;当Zn质量分数含量达到 1.0%及以上时,Sn-40Bi-x Zn/Cu界面层主要为Cu6 Sn5 和Cu5 Zn8 金属间化合物,且Cu6 Sn5 含量随着Zn的增加有降低趋势;在Sn-40Bi-x Zn/Al界面处并无金属间化合物层形成,而是随着Zn元素的增加,富Zn相也增加,焊接界面逐渐形成富Bi相、Sn-Zn-Bi相、Al-Zn-Sn固溶体多相共存;随着Zn元素的增加,Sn-40Bi-x Zn焊料合金应变率、铜铝焊接接头剪切强度均呈现上升趋势.

Abstract

The article investigates the influence of zinc(Zn)content on the melting process,solder wettability and spreading,microstructure,and mechanical properties of Sn-40Bi-x Zn solder alloys by changing the Zn content in the Sn-40Bi-x Zn alloy and comparing it with Sn-58Bi eutectic solder alloy.The results indicate that with an increase in the Zn content,the melting point(T)of the Sn-40Bi-x Zn solder alloy remains rela-tively unchanged,but the melting range(ΔT)gradually decreases until it stabilizes.When the mass fraction of Zn is 2.0%,the spreading rate of the Sn-40Bi-x Zn solder alloy is maximized,and the wetting effect on an Al plate is optimal.At Zn mass fractions of 1.0%and above,the interface layer in Sn-40Bi-x Zn/Cu is primarily composed of Cu6 Sn5 and Cu5 Zn8 intermetallic compounds,with a decreasing trend in Cu6 Sn5 content as Zn increa-ses.No intermetallic compound layer forms at the Sn-40Bi-x Zn/Al interface;instead,an increasing Zn ele-ment results in an enrichment of Zn phase,forming a coexistence of rich Bi phase,Sn-Zn-Bi phase,and Al-Zn-Sn solid solution at the welding interface.Simultaneously,an increase in Zn content leads to an upward trend in strain rate and shear strength of the copper-aluminum solder joints.

关键词

铜铝连接/Sn-40Bi-xZn/熔化特性/微观组织结构/扩展率/力学性能

Key words

copper-aluminum connection/Sn-40Bi-x Zn/melting characteristics/microstructure/expansion rate/mechanical property

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基金项目

云南省锌资源技术创新中心项目(202405AK340004)

云南省兴滇英才支持计划产业创新人才项目(云发改人事[2019]1096号)

出版年

2024
昆明理工大学学报(自然科学版)
昆明理工大学

昆明理工大学学报(自然科学版)

CSTPCD北大核心
影响因子:0.516
ISSN:1007-855X
参考文献量18
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