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无铅钎料钎焊不锈钢的试验研究

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类 自身的要求 ， 世界各 国纷纷立法来 限制铅 的使用 。
日本政 府宣 布 从 ２ ０ ０ ３年 １月开 始 全 面推行 无 铅 化 ， 欧 盟于 １ ９ ９ ８年 先 后 出 台 了 《 ＷＥ Ｅ Ｅ指 令 》 和《 Ｒ ｏ ｌＳ指
熔炼 浇注 在模 具 中 ， 使其 快 速冷 却 为 钎料 棒 ， 然 后 经 过 滚轧、 拉 拔成 ６ １ ｍ ｍ 的钎料 丝 。将钎 料丝切 成 小块 ， 用
用Ｓ ｎ — Ｐ ｂ钎 料 ， 然 而在 钎 焊生 产 无 铅 化 、 无 害 化 的大 趋 势下 ， 不锈钢 软钎 焊 的无铅 化 已迫在 眉睫 。
球， 并 将钎料 球压 成 圆饼状 ， 然 后 放 入无 水 乙醇 中进 行 超 声 波清洗 后 晾干备用 。
试验所 用不 锈钢 为 １ ｍｍ厚 的 ３ ０ ４不锈 钢 板 ， 采用
料对 不锈 钢的润湿 性与 ｓ ｎ — Ｐ ｂ 钎料相 当 ； Ｓ ｎ － Ａ ｇ － Ｃ ｕ无铅钎料与不锈钢 的界 面金相分 析表明 ： 无 铅钎料 与不锈钢 的
界面仅有少量 Ｆ ｅ Ｓ ｎ 金属间化合物生成 ， 钎料 中 Ａ ｇ 含量对 ｓ ｎ基钎料与不锈钢 的界 面反应无影响 ， 不锈钢软钎焊接 头的强度主要取决于钎料的强度 ， 随着钎料 中 Ａ ｇ含量的升高 ， 钎焊接头抗剪强度显著提高 。
关键词 ： 不锈钢 无铅 钎பைடு நூலகம்焊 Ａ ｇ含 量
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｇ ４ ５ ４
０ 前
言
铅钎料包括 Ｓ ｎ － ０ ． ７ Ｃ ｕ ， Ｓ ｎ － ０ ． ５ Ａ ｇ － ０ ． ７ Ｃ ｕ ， Ｓ ｎ ． １ ． ５ Ａ ｇ － Ｏ ． ７ Ｃ ｕ ， Ｓ ｎ － ２ ． ５ Ａ ｇ － ０ ． ７ Ｃ ｕ ， Ｓ ｎ － ３ ． ５ Ａ ｇ － ０ ． ７ Ｃ ｕ 。无 铅 钎 料 合 金
的化合 物 较少 ， 因 此 分 析 认 为 不 锈 钢 无 铅 软 钎 焊 的接
∞
∞
∞
代ｓ ｎ ． Ｐ ｂ 钎料用于不锈钢的软钎焊 ， 从经济性的角度考
的钎剂为腐蚀性钎剂 ， 按氯化锌 １ ３ ６ ｇ 、 氯化铵 １ ４ ｇ 、 盐 酸８ ． ５ ｇ 、 水４ ０ ０ ｍ Ｌ的比例配 置而 成 。 １ ． ２ 不锈 钢软 钎焊试 验
将钎 料球 放置 于 ４ ０ ｍｍ ｘ ４ ０ ｍ ｍ ｘ １ ｍ ｍ 规 格 的不 锈钢板上 ， 涂抹钎剂 ， 而后放在 ２ ６ ０℃ 的 电 加 热 板 表
面， 密 切观察 钎料 的熔 化 情况 ， 从 钎 料熔 化 时 算 起 １ ５ ｓ
后取 出 ， 然 后用 清水 冲洗 干净 试 样表 面 的焊后 残 留 、 晾 干 。用 数码 相机 拍摄试 样 ， 将 图像 复 制 到 Ａ ｕ ｔ ｏ Ｃ Ａ Ｄ中， 利用 Ａ ｕ ｔ ｏ Ｃ Ａ Ｄ的面积 查询 功能计 算其 面积 。同样 的试 验重 复 ５次 ， 去 除 最 大值 和最 小 值 后 取 平 均 数 据 作 为
熔炼 时 分 别 按 照 相 应 的 比 例 称 取 ９ ９ ． ９ ９ ％的 Ｓ ｎ 、 ９ ９ ． ９ ９ ％ 的Ａ ｇ和 ９ ９ ． ９ ９ ％的 Ｃ ｕ放 入 石墨 坩埚 感 应 加热
由于 ｓ ｎ ． Ｐ ｂ 共 晶合金熔 点低 （ １ ８ ３ ） ， 软钎 焊采用 最 多的钎 料是 ｓ ｎ ． Ｐ ｂ钎 料 ， 然而 出于保 护环境 和保 护人
分 析 电子天平 称取 ０ ． ２ ｇ ， 在加 热 的 甘油 中熔 炼成 钎 料
令》 ， 这些法律法规均要求所有 电子产 品实现无铅化。
在 与人 们生 活 息 息 相 关 的 食 品、 卫生行业 ， 以及 厨 具 、 饮 用 水管道 的焊接 中也禁 止使 用含 铅钎 料 。 不锈 钢 因其 表 面形成 一 层 薄 而致 密 的氧 化 铬保 护 膜， 具有 较强 的 耐 腐 蚀性 ， 广 泛 应 用 于 电站 、 化 工 和 造 纸过 程 以及很 多商业 产 品。不 锈 钢也 大 量用 于提 纯 和 卫 生领 域 ， 如制药 、 乳 品 和食 品工 业 … ， 也 是 电子 产 品 连 接器 的重要 接 脚材料 Ｊ 。以往 不 锈钢 的软 钎焊 均 采
试 验结果 。
由于 ｓ ｎ ＿ Ａ ｇ ． ｃ ｕ 共 晶合 金具 有 优 良的综 合 性 能 ， 成
为无铅钎料研究的主流合金 。然而 是贵金属 ， 价格 昂贵 Ｊ ， 研究了 Ｓ ｎ ． Ａ ｇ ． Ｃ ｕ钎 料 中 Ａ ｇ 含量 的变 化对钎
料在 ３ ０ ４不锈 钢 上 的铺 展 面 积 、 界 面 组 织 和 接 头 抗 剪 强度 的影响 ， 以期 对 工 程 应 用 中 的 不 锈 钢无 铅 软 钎 焊 有 一定 的借 鉴意 义 。 １ 试 验 材料及 方 法 １ ． １ 试 验材 料准 备
钎 焊工艺 试验 采用 １ ｍ ｍ厚 的 ３ ４ 不 锈钢 板 ， ０ 采 用
的工艺 如表 １ 所示 。
表 １ 钎 焊 工 艺 试 验
试 验所 用锡 铅钎 料为 市售 Ｓ ｎ － ３ ９ Ｐ ｂ钎 料 ， 所 用无
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３～ ０ ３—０ ４ 基 金 项 目：国家 高 技 术 研 究 发 展 计划 “ ８ ６ ３ ” 项 目（ ２ ０ １ ２ Ａ Ａ ４０ ０ ２ ０ ８ ） 。 ２ ８ ２ ０ １ ３年 第 ７期
无 铅 钎 料 钎 焊 不 锈 钢 的 试 验 研 究
郑 州机械 研 究所 新 型钎 焊材料 与技 术 国 家重 点 实验 室（ ４ ５ ０ ０ ０ １ ） 周 许升
丁天然
摘要
龙伟 民
齐 剑钊
乔培 新
研究 了 ｓ ｎ — Ａ ｇ － ｃ ｕ系无铅钎料 和 Ｓ ｎ － Ｐ ｂ 钎料对不锈钢 的润湿性和钎 焊接头抗 剪强度 ， 结果 表 明： 无铅钎

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不锈钢的火焰硬钎焊研究

不锈钢的火焰硬钎焊研究


图1 火焰钎焊示意图
二.试验材料及试验方法
• 试验材料
母材为3mm的1Cr17不锈钢板和2mm的304不锈钢板，钎料选用B-Ag40CuZnCdNi和BAg45CuZn,钎剂选用QJ102，燃气选用液化丁烷气。
• 实验方法
试板经线切割加工成所需尺寸，然后先用砂纸把焊接面上线切割影 响层磨掉，未线切割表面也用砂纸磨掉氧化层，最后在丙酮中用超 声波清洗去除油污。
• 工装设计 1）零件图
2）装配图
• 火焰钎焊
按钎料放置方式的不同，试验中分别采用“三明治法”和 “毛细法”施焊。
1）三明治法
2）毛细法
试验编组如下表：
三.试验结果与分析
• 接头组织
1.B-Ag40CuZnCdNi钎料钎焊1Cr17不锈钢
a）毛细法钎焊接头
b）三明治法钎焊接头
图3-1 B-Ag40CuZnCdNi钎料钎焊1Cr17不锈钢接头组织
a）毛细法钎焊接头 b）三明治法钎焊接头 图3-2 B-Ag40CuZnCdNi钎料钎焊1Cr17不锈钢接头低倍组织
• 2. B-Ag45CuZn钎料钎焊1Cr17不锈钢
a）毛细法钎焊接头
b）三明治法钎焊接头
图3-3 B-Ag45CuZn钎料钎焊1Cr17不锈钢接头组织
• 3.B-Ag40CuZnCdNi钎料钎焊304不锈钢接头
不锈钢的火焰硬钎焊研究
班级： 姓名： 指导教师：
主要内容
• • • • ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.研究目的及意义 二.试验材料及试验方法 三.试验结果及分析 四.结论
一.研究的目的及意义
• 火焰钎焊是一种简单而实用的钎焊方法，它通用 性很大，可用于以铜基钎料、银基钎料焊碳钢、 低合金钢、不锈钢、铜及其合金、硬质合金刀具 等，特别适用于不等截面的组件以及异种材料的 钎焊。还可以用作钎焊铝及其合金等小型和薄壁 焊件。火焰钎焊的操作方便，所需设备简单，燃 气来源广，在满足使用要求的前提下，把该项技 术在中小企业推广应用，对企业节约成本和提高 生产效率都有意义。 • 本课题选取不锈钢为试验材料，采用银基钎料对 不锈钢进行火焰钎焊，并分析接头的组织和性能， 为该项技术的推广应用提供试验数据。
不锈钢软钎焊用钎料和钎剂的研究

不锈钢软钎焊用钎料和钎剂的研究

钢； Ｓ ｎ 一 ３ ． ５ Ａ ｇ ． ７ Ｃ ｕ无铅钎料对 不锈 钢 的润 湿性 与 ｓ ｎ — Ｐ ｂ钎 料相 当， Ｓ ｎ － Ｏ ． ７ Ｃ ｕ钎 料 次之 ， Ｓ ｎ － ９ Ｚ ｎ的润 湿性 较差 。
对ｓ ｎ基钎料与不锈钢 的界面金相分析 表明 ： ｓ ｎ 基 钎料与不锈钢的界面形貌较平坦 ， 界面处 仅有少量 Ｆ ｅ Ｓ ｎ ：金属间 化合 物生 成 ， 不锈钢软钎焊接 头的强度 与所 采用钎料密切相关 。
以往不 锈钢 的软 钎焊 均采 用 Ｓ ｎ － Ｐ ｂ 钎料 ， 然 而 在钎 焊生 产 无铅 化 、 无害 化 的大趋 势 下 ， 不 锈钢 软 钎 焊 的无 铅化
已迫 在眉 睫 。
由 于 软钎 焊 焊 接 温 度 低 ， 对 不 锈 钢 性 能 的 影 响 极小 ， 而且 焊 点 美 观 ， 因 此 对 不 锈 钢 软 钎 焊 的 研 究 具 有 较 高 的 实 用 价 值 。分 别 对 不 锈 钢 的 无 铅 钎 焊 和有铅钎焊进行试验研究 ， 分 析 了无 铅 钎 料 和 Ｓ ｎ — Ｐ ｂ 钎 料对不锈钢 的润湿 性 、 界 面 组 织 和 接 头 抗 剪 强 度 影响， 以期 对 工 程 应 用 中 的不 锈 钢 软 钎 焊 有 一 定 的
试 验所用 不 锈钢 为 １ ｍ ｍ厚 的 ３ ０ ４不 锈钢 板 ， 采 用 的钎 剂 为腐蚀 性 钎剂 ， 钎剂 成分 如表 １ 所示 。
表 １ 钎剂成分
钎 剂 编 号 成 分
松香
工和造纸过程 以及很多商业产 品如厨房 用品和汽车。 不锈钢也大量用于提纯和卫生领域 ， 如制药 、 乳品和食 品工业 ¨ Ｊ ， 也 是 电 子 产 品 连 接 器 的 重 要 接 脚 材 料 Ｊ 。
无铅钎料的开发与应用技术研究

无铅钎料的开发与应用技术研究

无铅钎料的开发与应用技术研究一、引言随着环保意识的普及和环保法规的越来越严格，对于环境友好型制造业的需求越来越强烈。

无铅钎料作为一种环保型的焊接材料，在电子、机械、建筑等领域得到了广泛的应用。

本文主要介绍无铅钎料的开发与应用技术研究。

二、无铅钎料的研发历史与技术1. 无铅钎料的发展历史无铅钎料的发展源于对环境保护的要求。

早在上世纪80年代，就有一些发达国家开始规定生产电子元件使用的钎料必须去掉含铅成分。

随着限制的加强，无铅钎料的研发和应用逐渐成为了焊接材料领域的一个热点问题。

2. 无铅钎料的技术特点①低温熔点：无铅钎料的熔点比含铅钎料低30℃左右，这有利于减少焊接温度，从而减少对元器件和电路板的损害。

②流动性好：无铅钎料的流动性好，初次布料比例好控制，这既有利于提高生产成品率，又能减少材料损耗。

③可焊性良好：无铅钎料的可焊性与含铅钎料相当，同时无铅钎料的黏合强度和疲劳寿命也较高。

④低氧化率：无铅钎料的氧化率较低，有利于减少焊接温度，提高焊接质量以及延长焊接炉的使用寿命。

三、无铅钎料的种类与应用1. 无铅钎料的种类无铅钎料的种类比较多，根据其成分分为Sn-Ag-Cu系列、Sn-Cu系列等。

其中，Sn-Ag-Cu系列占据了无铅钎料市场的主流，Sn-Cu系列则由于成本较低，被广泛运用于广告物制造、舞台工程、灯光、家电等。

2. 无铅钎料的应用无铅钎料主要应用于电子、机械、建筑等领域。

其中，①电子领域：无铅钎料被广泛应用于电子产品的生产，如计算机、手机、平板电脑等。

②机械领域：无铅钎料的应用也较为广泛，如汽车、铁路、电力行业等。

③建筑领域：无铅钎料在铜制品、铜管、空调、水暖等产品中也被广泛使用。

例如，家用冷热水管道连接及安装。

四、无铅钎料的未来发展趋势无铅钎料的发展仍然是技术创新的中心。

未来，无铅钎料的发展趋势主要是从以下几个方面进行：1. 合金新材料的研发：目前，工业界正在研制Sn-Ag-Cu体系的镉类替代者，如 In/Sn Ag/Sn系列。

无铅焊点可靠性的研究进展

无铅焊点可靠性的研究进展

丸必診专题综述碍荡无铅焊点可靠性的研究进展邹阳，郭波，段学俊，吴庆堂，魏巍，吴焕（长春设备工艺研究所，长春130012）摘要：文中根据近两年来国内无铅钎料研发过程中存在的问题，简要评述了无铅钎料的研究进展及发展趋势，并着眼于焊点可靠性对无铅钎料进行了评述。

首先介绍影响无铅焊点可靠性的因素；其次汇集了2012-2018年国内学者对无铅钎料焊点可靠性的研究方法及研究成果，并结合加载载荷及热循环共同作用、有限元模拟分析、电迁移及锡须生长影响无铅焊点性能的4个方面对无铅焊点可靠性进行了分析；最后结合以上研究成果针对无铅钎料的未来发展进行展望，为新型无铅钎料的进一步研究提供理论支撑。

关键词：无铅钎料；焊点可靠性；外加载荷及热循环；电迁移；锡须中图分类号：TG4540前言随着IC集成电路的迅猛发展，其已经从大规模集成电路（LSI）向着超大规模和甚大规模（ULSI）的方向发展。

电子元件的发展越来越精密，在印刷电路板上的安装密度越来越大。

研究如何进一步改善钎料的物理性能，提高焊点的抗拉强度和抗蠕变的能力，进而延长电子设备服役时间的问题显得愈发紧迫和重要。

在传统的钎焊工艺中，SnPb系列钎料具备价格低廉、可焊性较高和导电性能优秀等重要的优势，SnPb系列钎料已经被大量运用于电子工业界的焊接当中。

然而，由于Pb作为有毒重金属，其对环境和生物具有毒害作用，近年来国内外相关机构学者探索研究使用无铅钎料作为传统SnPb钎料的替代品⑴。

这种趋势符合当下科技发展要求，是势在必行的。

无铅钎料要代替传统的SnPb系列钎料，必须具备以下性能⑵：①其全球储量足够满足市场需求。

某些元素（如锢和钳）储量较小，因此只能作为无铅钎料中的微量添加成分；②无毒性。

某些在考虑范围内的替代元素（如镉、确）是有毒的。

而某些元素（如铸）如果改变毒性标准的话，也可以认为是有毒的；③相变温度（固/液相线温度）与SnPb钎料相近；④足够的力学性能：剪切强度、等收積日期：2021-05-21doi：10.12073/j.hj.20210521003温疲劳抗力、热机疲劳抗力及金属学组织的稳定性；⑤良好的润湿性；⑥可接受的成本价格。