锡铋钎焊论文

新型低脆性SnBi-Ni钎料

1.引言

低温无铅焊料SnBi58一直应用于低温焊接工艺(高频头、防雷元件、柔性板、二次低温回流焊、多层电路板焊接)和无铅电子产品组装焊接等，但其存在脆性较大的问题。Ni元素具有细化晶粒，提高塑性的作用，通过在锡铋焊料中添加微量合金元素镍，在一定程度上降低SnBi58钎料的脆性。

2.试样制备与试验方法

试验原料采用SnBi58钎料，向其中加入质量分数为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的镍，使用高频感应焊机加热，在石英管中熔炼而成。整个熔炼过程中，使用氩气为保护气。

用DSC 404C型差示扫描量热仪测量焊料熔点，保护气体为氮气，温度范围40-180℃，升温速率5℃／min。

称取相同质量钎料，将等质量分数为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的锡铋镍和对比材料SnBi58分别放在相同的纯铜片上并且均匀涂抹助焊剂，润湿试验采用R340C型号的回流焊炉中进行。回流曲线如图所示。实验后将其照为照片，利用AutoCAD的测量功能，得到各试样的铺展面积和润湿角。

将五中钎料制成纳米压痕试样，使用岛津211S纳米压痕仪进行纳米压痕试验。得到五种钎料的硬度变化规律。金相观察在奥林巴斯GX71金相显微镜上进行。

3.试验结果与分析

3.1熔化特性

1 五种钎料DSC曲线

五种钎料的DSC曲线如下图所示。从图中可以看出，在SnBi58-xNi

（Ni=0.05%，0.1%，0.15%，0.2%）钎料中，添加微量的Ni元素并未对SnBi58

钎料的熔点造成显著影响。

3．2相组成与光学显微组织

图2五种钎料金相照片

在SnBi58加镍元素后，使其组织内的分布更加均匀，从而改善其性能。

SnBi58

SnBi-0.05Ni SnBi-0.10Ni SnBi-0.15Ni SnBi-0.20Ni SnBi58 139.90℃SnBi-0.05Ni 139.69℃SnBi-0.10Ni 139.90℃SnBi-0.15Ni 140.18℃SnBi-0.20Ni 139.27℃

3．3试样的力学性能（纳米压痕实验）

图3五种钎料纳米压痕图

SnBi58 250mN 出现裂纹SnBi-Ni300mN 出现裂纹

此表为SnBi-（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%）Ni 和SnBi58的硬度曲线

图4五种钎料纳米压痕曲线

在SnBi58加镍元素后，使其组织内的分布更加均匀的同时降低了焊料的硬度，提高了焊料的塑形。

4结论

（1）加入微量的Ni 元素对钎料的熔点基本没有影响。

(2) 加入微量的Ni 元素可使锡铋系焊料的晶粒细化，添加的合金元素有抑制铋的偏析以及形成粗大片状结晶的作用。

(3) 五种钎料中，SnBi-0.05Ni 钎料的润湿性最好。

(4) 加入微量的Ni 元素后，SnBi 焊料的脆性有所降低。

SnBi58 250mN SnBi-0.05Ni 300mN SnBi-0.101Ni 300mN SnBi-0.15Ni 300mN SnBi-0.20Ni 300mN