1060铝软钎焊用Sn基钎料合金的研究

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1、工程硕士学位论文1060铝软钎焊用Sn基钎料合金的研究作者姓名冯正林工程领域材料工程校内指导教师卫国强副教授校外指导教师罗时中高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年1月InvestigationonSn-basedSolderAlloysforSoldering1060AluminumADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：FengZhenglinSupervisor：Assoc.Prof.WeiGuoqiangSeniorEngineerL

2、uoShizhongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TG425学校代号：10561学号：201521002829华南理工大学硕士学位论文1060铝软钎焊用Sn基钎料合金的研究作者姓名：冯正林指导教师姓名、职称：卫国强副教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：材料工程论文形式：□产品研发□工程设计应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：材料制备、成形及计算机应用论文提交日期：2018年1月5日论文答辩日期：2018年3月15日学位授予单位：华南理工大学

3、学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：肖志瑜委员：李小强、杨超、卫国强、李上奎摘要在生产制造中使用铝及铝合金替代铜具有更好的经济性。但是铝及铝合金采用软钎料钎焊连接时，会出现母材溶解、润湿性差以及钎焊接头耐腐蚀性较低等问题。通常Sn-Ag和Sn-Ag-Cu系钎料被应用于铝及铝合金的软钎焊，但是钎料中含Ag量高导致价格较高。而Sn-Cu系钎料钎焊铝及铝合金时，在钎焊界面处不形成金属间化合物，导致钎焊接头的耐腐蚀性差。以及Sn-Zn系钎料被研究用于铝及铝合金的软钎焊，但是钎料的抗氧化性和耐腐蚀性差，且钎焊过程中母材铝的溶解量

4、增大。本试验采用1060铝作为母材，研究了在Sn钎料中添加Al、Zn和Cu这三种合金元素对钎料的润湿铺展性、母材溶解、钎焊界面结合行为以及钎焊接头耐腐蚀性等性能的影响。试验结果表明：首先在Sn中添加合金元素Al（0.1~1.5wt.%），能够抑制母材铝在钎焊过程中的溶解。随着合金元素Al含量的增加，钎焊过程中母材铝的的溶解不断降低，钎焊接头在NaCl溶液中的耐腐蚀性有所增高，然而钎料的熔化温度区间不断增大，润湿铺展性不断降低，钎料合金中的α-Al相增多并粗化。然后在Sn-1.0Al钎料中添加合金元素Zn（1~4wt.%），能

5、够明显地降低钎料的熔化开始温度，并提高钎料在母材铝上的润湿铺展性。显微组织观察发现，随着Zn含量的增加，钎料合金中的共晶组织增多，钎焊接头中钎料与母材界面处的固溶层（Al-Zn-Sn）厚度不断增大。但是随着Zn含量的增加，钎焊过程中母材的溶解增大，钎料及钎焊接头在NaCl溶液中的的耐腐蚀性越差。最后在Sn-1Al-4Zn钎料中添加合金元素Cu（0.5~2.5wt.%）。当Cu含量小于1.0wt.%时，随着Cu含量的增加，钎料合金的熔化温度区间减小，润湿铺展性提高；Cu含量大于1.0wt.%时，随着Cu含量的增加，熔化温度区间

6、增大，润湿铺展性下降。显微组织观察发现，当Cu含量达到1.5wt.%时，在钎焊界面处距母材10μm左右的焊点内会形成一层金属间化合物，并且随着Cu含量的进一步增加，金属间化合物层越来越连续。由于金属间化合物层阻碍电化学腐蚀时的电子流动，因此钎焊接头在NaCl溶液中的耐腐蚀性得以提高。关键词：铝软钎焊；Sn基钎料；合金化；耐腐蚀性IABSTRACTUsingaluminuminsteadofcopperinmanufacturingproductionshasbettereconomicbenefits.However,ass

7、olderingaluminiumwithsolderalloys,therearesomecommonproblemssuchasthedissolutionofaluminiumsubstrate,poorwettabilitiesandpoorcorrosionresistanceofthesolderingjointsandsoon.TheSn-AgandSn-Ag-Cusystemsolderalloysaregenerallyusedinsolderingaluminium,butthepricesarehigh

8、duetothehighcontentofAg.TheSn-Cusystemsolderalloysarealsoappliedinsolderingaluminium,butnointermetalliccompoundisformednearthesolderinginterface,