焊料成分、性能分析及应用

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

焊料成分、性能分析(1)

杭州辛达狼焊接科技有限公司王大勇

1.焊料

焊料是钎焊用材料,已有4000余年的使用历史,其熔点比被焊母材低。钎焊过程中将焊料加热到高于焊料熔点,而低于母材熔点的温度,焊料熔化后填充接头间隙并与母材发生冶金作用,从而实现材料的连接。用焊料焊接材料具有灵活、简单、不需大的设备投资等优点,在电气工程材料领域占据极为重要的地位。

焊料的种类较多,根据熔点可分为软焊料和硬焊料两大类。通常将熔点低于450℃的焊料称为软焊料,而熔点高于450℃的焊料称为硬焊料。电气工程用软焊料包括锡铅、锡基无铅、金基、铟基、铋基和锌基焊料等;所用硬焊料包括银基和铜基焊料等。

1.1焊料型号和牌号的表示方法

1.1.1焊料的型号

GB/T6208-1995《焊料型号表示方法》规定,焊料的型号由两部分构成:第一部分用大写字母来表示焊料的类型,“S”表示软焊料,“B”表示硬焊料;第二部分合金主元素符号构成,且每个型号最多只能标出六个元素符号。

型号表示方法及示例如下:

1.1.2焊料的牌号

原机械工业部编写的《焊接材料产品样本》规定,焊料牌号由三部分构成:(1)字母“HL”表示焊料;

(2)牌号的第1位数字表示焊料的化学组成类型,见表4.7-1;

(3)牌号的第2、3位数字表示同一类焊料的不同牌号。

牌号表示方法示例如下:

表4.7-1焊料牌号中第1位数字的含义

牌号化学组成类型牌号化学组成类型HL1××铜锌合金HL5××锌合金

HL2××铜磷合金HL6××锡铅合金

HL3××银合金HL7××镍基合金

HL4××铝合金

1.2焊料的选用原则

焊料的种类较多,其选用主要遵循以下原则:

(1)主成分尽量与母材主成分相同,焊料的成分与母材相同,钎焊时具有良好的润湿性。

(2)熔点合适,即焊料的液相线温度要低于母材固相线温度至少40-50℃(3)焊料中的某一重要组元应能与母材产生液态互溶,从而能形成牢固的结合。但焊料与母材间的相互作用应尽可能避免形成脆性金属间化合物,

避免因母材的过分溶解而导致溶蚀。

(4)焊料与母材的主成分在元素周期表中的位置应尽量靠近,这样的焊料引起的电化学腐蚀较小,即接头的抗腐蚀性好。

(5)焊料与母材间的热膨胀系数要匹配,如果二者热膨胀系数相差较大,则焊料/母材的界面处易形成残余应力集中,将严重弱化焊点的热疲劳性

能。

(6)焊料与钎焊方法相匹配。不同的钎焊方法对焊料的要求不同,如真空钎焊时,焊料中应不含有蒸汽压高的合金元素,以避免污染真空系统。(7)在钎焊温度下,焊料的主要成分应具有较高的化学稳定性,即具有较低的蒸汽压和低的氧化性,以免钎焊过程中焊料成分发生改变。

(8)满足使用要求,即获得的钎焊接头的力学性能(强度、塑性等)和物理化学性能(导电、导热、抗氧化和耐腐蚀等)能满足被焊件的工作状态

要求。

(9)生产成本低。

1.3电气工程常用焊料

1.3.1锡铅焊料

锡铅焊料熔点低、耐腐蚀性好,对铜、铜合金和钢润湿性好,广泛应用于电气零部件、元件及引线连接以及普通端子和印刷电路板的连接等方面。虽然无铅封装和组装已经是大势所趋,但在一些特定领域尚没有开发出合适的无铅焊料,如服务器、存储器、微处理器以及针型压接连接器等方面使用的高熔点、高铅含量的锡铅焊料无法用无铅焊料进行替代,仍然在欧盟指令和我国指令的豁免条款之内。因而,锡铅焊料的使用量虽然在逐年递减,但目前仍有较大的应用价值和使用范围,本文仍然对其进行了详述介绍。

锡铅合金共晶成分中铅的质量份数为38.1%,共晶温度为183℃,图4.7-1为Sn-Pb 二元合金相图。表4.7-2列出了常用锡铅焊料的化学成份和部分物理、力学性能。根据接头或焊点的电气性能、力学性能要求,工作温度在150℃以下的选用高锡的锡铅焊料,工作温度在200℃以上的选用高铅焊料。钎焊通信电缆用铅被覆护套时,为使作业时间充裕,应使用35%-40%Sn的锡铅焊料;电器接线用的软焊料,要求焊点隆起,应选用50%Sn左右的焊料。

图4.7-2给出了锡铅焊料密度、电导率、热导率、抗拉强度、抗剪强度和延伸率等性

能随铅含量的变化。由图可见,铅含量增加,锡铅焊料的密度增大,而热导率和电导率却迅速降低。强度和延伸率均出现峰值,强度的峰值出现在铅含量为20%左右时,延伸率峰值出现在铅含量为67%和80%左右。

锡铅焊料中加入锑,可提高焊料的抗氧化性,并提高接头热稳定性能;加入银可细化晶粒并提高耐蚀性。表4.7-3为添加微量合金元素的锡铅焊料的化学成份、性能和应用领域。

采用Sn-Pb焊料钎焊不同母材时的接头强度见表4.7-4。表4.7-5~表4.7-7分别列出了Sn-Pb焊料在不同工作温度下的力学性能。

图4.7-1锡铅二元合金相图

表4.7-2Sn-Pb焊料的化学成份及性能

化学成份

/(质量分数,%)密度/

g/cm3

熔化温度/℃

抗拉强度/MPa延伸率/%电阻率/μΩ·m线膨胀系数/×10-6/℃

Pb Sn固相线液相线

01007.31232232194312.8522.4 10余量7.571832204325-26 20余量7.871832084522--25余量8.021*********--38余量8.35183183413414.1324.7 50余量8.87183209363215.82-60余量9.31183235326317.0725.0 67余量9.611832503266--70余量9.691832563358--75余量9.941832652852.1--80余量10.2183277286720.526.5 82余量10.21832772867-26.0 85余量10.32252872441--90余量10.82653022232-24.6 95余量11.0300314-21--100011.432732711452029.5

相关文档
最新文档