cu-cu及cu-al的电镀ni低温连接界面及连接强度的研究

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1、硕士学位论文Cu-Cu及Cu-Al的电镀Ni低温连接界面及连接强度的研究INTERFACIALMICROSTRUCTUREANDJOINTSTRENGTHOFTHECu-CuANDCu-AlJOINTSPROCESSEDBYLOW-TEMPERATURENiELECTROPLATING杨雨风哈尔滨工业大学2016年12月万方数据国内图书分类号：TG456.9学校代码：10213国际图书分类号：621.7密级：公开工程硕士学位论文Cu-Cu及Cu-Al的电镀Ni低温连接界面及连接强度的研究硕士研究生：杨雨风导师：陈宏涛副教授申请学位：工程硕

2、士学科：材料工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:TG456.9U.D.C:621.7DissertationfortheMaster’sDegreeofEngineeringINTERFACIALMICROSTRUCTUREANDJOINTSTRENGTHOFTHECu-CuANDCu-AlJOINTSPROCESSEDBYLOW-TEMPERATURENiELECTROPLATINGCandidate：YufengYangSupervisor：Assoc

3、iateProf.HongtaoChenAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据摘要摘要焊接界长期致力于寻找新的连接技术；经过多年的研究和发展，一些特种先进连接方法，如激光焊

4、、电子束焊、摩擦焊以及微连接技术等已经成为了现代连接技术的重要组成部分。电镀作为一种已经发展相对成熟的表面改性工艺，其在连接领域的用途和潜力并未引起国内外学者足够的关注。本研究旨在通过电镀镍的方式对Cu-Cu试样以及Cu-Al试样进行连接，探索电镀工艺在连接领域的可行性及可靠性，使之成为一种具有特殊用途的新型连接技术。本文采用电镀镍的方式，对Cu-Cu试样以及Cu-Al试样进行了低温连接试验，探索了电镀连接工艺，通过透射电子显微镜等表征手段研究了连接界面的组织结构，分析了电流密度对镀镍连接层的影响，并通过单向拉伸试验测试了连接接头的抗拉强

5、度；此外，本文还对Cu-Al试样进行了老化处理，分析了老化时间对Al/Ni界面金属间化合物的演化及其界面结合强度的影响。基于电镀Ni的Cu-Cu及Cu-Al的低温连接工艺，其电镀液配方以氨基磺酸镍为主盐，氯化镍为活化剂，硼酸为PH值稳定剂；得到了形貌均匀、内部致密的镀镍连接层，实现了Cu-Cu及Cu-Al的电镀Ni低温连接。Cu/Ni界面为一个60nm宽度的Cu、Ni原子扩散区域，该区域是一层FCC结构的铜镍原子无限置换固溶体CuxNi1-x。Al/Ni界面为一个宽度约为100nm的Al、Ni原子扩散区域，界面中靠近Ni侧存在一个宽度约为

6、20nm的AlNi相，该相的晶体结构为BCC。Cu-Cu电镀Ni低温连接，接头抗拉强度为100~280MPa，断口位于镀镍连接层或者铜基材；其连接强度可以超过基材本身。Cu-Al电镀Ni接头在老化前的平均连接强度为124MPa，200℃恒温老化1000h后为122MPa，等温老化处理对Cu-Al电镀Ni接头强度无影响。此外，Cu-Al电镀Ni接头在200℃恒温老化1000h后，Al/Ni界面并无IMC生长。镀镍连接层生长速度方向上硬度随电流密度增大而增大；而其垂直生长速度方向的硬度不受电流密度影响。镀镍连接层的晶粒在（111）、（200）

7、以及（220）晶面法向上的平均厚度分别为188~208Å、138~187Å以及83~139Å；电流密度越大，镀镍连接层的晶粒尺寸减小。关键词：低温连接；电镀镍；铜；铝；连接强度；连接界面-I-万方数据AbstractAbstractTheweldingindustryhasbeencommittedtofindingnewjoiningtechnologiesfordecades.Sofar,severalspecialadvancedjoiningmethods,suchaslaserwelding,electronbeamweldin

8、g,frictionweldingandmicro-connectiontechnologyhavebecomeanimportantpartofmodernjoiningtechnology