铟对银基钎料润湿铺展性的影响研究.doc

1、铟对银基钎料润湿铺展性的影响研究摘要：本文通过含铟量不同的银基钎料在黄铜、紫铜板上的润湿铺展性试验，研究分析了铟元素的加入对钎料的熔化性能和铺展性能的影响规律，试验结果表明，在一定范围内，随着铟含量的增加，铺展面积逐渐增大，改善钎料的润湿性。 关键词：银基钎料；铟；铺展性能 中图分类号：P618.82 文献标识码：A 银基钎料熔化温度不太高，润湿性能好，具有良好的强度、延展性、导热性、导电性和抗腐蚀性能，广泛应用于低碳钢、结构钢、不锈钢、铜及铜合金、可伐合金、难熔合金的钎焊，是一种应用最广泛的硬钎料。在家用电器、 （发）电机、电子电器、眼睛架制造、电动工具等行业中，每年都要消耗大量的银基钎料。

2、国内外对银钎料的研究，归根到底是分析研究银钎料中合金元素的影响作用，并以此为基础，开发出各种性能优良的钎料，来满足工业生产中各种各样的要求。 一、 钎料铺展性能试验 钎料的铺展性能是衡量钎料工艺性的重要指标之一，如润湿不好，很容易造成虚焊和未焊透，导致接头性能及成品率急剧下降。因此本实验对各钎料的润湿铺展性进行了测定、对比。 润湿是液相取代固相表面的气相的过程，按润湿过程是否存在反应可分为两种形式，反应润湿和非反应润湿（物理润湿） 。当液态处于自由状态时，为使其本身处于稳定状态，它力图保持球形表面。当液体与固体接触时，这种情况将发生改变，其变化取决于液体内部的内聚力和液固表面间的附着力，当内聚

3、力大于附着力时，液体不能润湿固体表面，反之，则可以发生润湿作用。 目前，从理论上还没办法完全确定润湿性的好坏，通常借助试验的方法间接评定。本试验采用的方法是：将一定质量的钎料放在母材上，采取相应得去膜措施，在规定的温度下保持一定时间。冷凝后测定钎料铺展面积的大小作为评定的尺度。铺展面积越大，钎料的润湿性越好1。（1）铺展性的测试方法 铺展法是在基底材料(本论文中的基底为紫铜、黄铜板)放置好钎料试样和钎剂，加热一定时间使其熔化，测量得到焊料的铺展面积或铺展率，以此评价焊料的润湿性。我国国家标准 GB11364-87 规定采用焊料在基底上润湿并凝固后的铺展面积表征焊料的润湿性。然而，铺展法测试的是

4、钎料在基底材料上润湿完成后的表征量，是一种静态的测量方法。这种方法无法反映整个润湿进程。 本实验测试不同温度下的不同含铟量的钎料的对比实验，测试不同钎料的钎料铺展性能；按标准 GB1136487钎料铺展性及填缝性试验方法进行钎料铺展实验2。 （2）实验材料 试件为紫铜、黄铜，紫铜的规格为 40402mm，黄铜的规格为50502mm,实验前先做以下准备工作：首先选用 400#砂纸沿同一方向打磨紫铜、黄铜，从而去除毛边、毛刺；然后用丙酮擦拭铜板，除去油污及氧化物，实验时还需要将钎料的氧化层除去，并用丙酮洗涤，然后吹干。 钎料为含铟的分别为0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0、2.5、3.

5、0的八种银铜锌铟钎料。钎料为细丝状，八种钎料试样用量一致，用量皆为0.2g0.02g。如表 1 所示： 表 1 各钎料的成分表 钎料编号 成 分 Ag Zn In Cu Sn 1 号 30 35 0.0 32.5 2 2 号 30 35 0.5 32.5 2 3 号 30 35 0.8 32.2 2 4 号 30 35 1.0 32.0 2 5 号 30 35 1.2 31.8 2 6 号 30 35 1.5 31.5 2 7 号 30 35 2.0 31.0 2 8 号 30 35 2.5 30.5 2 9 号 30 35 3.0 30.0 2 注示：本文成分无特别说明，均为质量百分比(wt

6、.%)。 钎剂要求具有高活性、能覆盖钎料。所以选 FB102，成分为KBF423%、KF42%、B2O335%。 （3）实验装置 本实验采用 SX-4-10 箱式电炉。为了准确测定钎料的润湿铺展性，在试样下面垫一块耐火砖，以便于更好的传热。规格为230mm113mm65mm。 （4）实验步骤 将实验平台在炉中预热到实验温度，依据钎焊手册标准进行，将温度设在 850； 将八种钎料分别置于紫铜、黄铜表面中心位置，同时把钎剂 FB102覆盖于钎料上； 将电炉温度调到 850，再分别把紫铜、黄铜放进炉中的实验平台上，保温时间为 180s 左右（记录的时间以实际的时间为准） 。一次放一种钎料，共进行八次

7、。在此过程中，记录下钎料的熔化、铺展温度，铺展的好坏，和实际铺展过程的时间； 将铺展后的铜板洗干净，计算其铺展的面积。 （5）计算铺展面积 用 AUTOCAD 计算面积，在菜单栏中选择插入光栅图像，在工具栏里选择计算面积，接着将光标依次点击所要计算的边缘，完成后按回车键，面积结果则显示在信息栏里。将硬币的实际面积和测得面积相比，再将此比例换算成所测目标的测量面积，就可以求出目标的真实铺展面积。 二、钎料润湿铺展试验及结果分析 表 2In 元素对钎料润湿性的影响 钎料编号 黄铜（铺展面积/mm2） 紫铜（铺展面积/mm2） 1 号 455 311 2 号 461 315 3 号 528 320

8、4 号 550 331 6 号 716 380 7 号 740 421 8 号 780 469 9 号 815 510 表 2 显示了含铟量不同的钎料在黄铜、紫铜上的铺展面积情况。为了更加清楚的显示 In 元素含量改变对合金铺展性的影响，根据表 2 中的数据绘制了钎料的铺展面积随 In 元素含量变化的曲线图 1。 图 1In 元素对钎料润湿性的影响 由下图可以看出：随着铟元素含量的增加,钎料的润湿铺展性能整体呈上升趋势。这是因为实际液态金属都是粘性液体，其流动性能可用液态金属的粘度来衡量，粘度 越大，则流动性越差。而粘度与液态金属的过热度成反比，因此当钎焊温度一定时，钎料的熔化温度越低，则液态

9、钎料合金的过热度越大，从而引起液态钎料合金的粘度降低，流动性增强。钎料的熔化温度升高时，过热度减小，粘度增大，流动性减弱。 所以，由于铟是低熔点元素（仅有 156.634） ，可降低钎料的熔化温度，引起液态钎料合金的过热度增大，粘度降低，流动性增强，从而改善钎料的润湿性。 另外，由 Ag-In 和 Cu-In 二元相图可以看出：只有当 In 的含量达到20%30%时，In 才会和 Ag 或者 Cu 发生包晶反应。故在本实验中所加 In含量的情况下，随着 In 含量的增加，理论上合金钎料的熔化温度逐渐降低，钎料合金的过热度会逐渐增大，液态钎料的粘度逐渐降低，流动性增强，钎料的铺展面积会逐渐增加。

10、这也与理论研究吻合。 三、结论 本文通过不同含量的 In 的加入对 Ag-Cu-Zn 钎料热力学试验及在黄铜、紫铜板上的润湿铺展性试验，研究分析了 In 元素的加入对钎料的熔化特性和铺展性能的影响规律；通过试验，结合理论分析，可以得出以下结论： In 含量不同银钎料铺展性能试验结果表明，无论是紫铜还是黄铜板，在一定范围内，随铟含量的增加，铺展面积逐渐增大，主要是由于 In 元素的熔点很低，加入钎料合金后，降低钎料的熔化温度，引起液态钎料合金的过热度增大，粘度降低，流动性增强，从而改善钎料的润湿性。 参考文献： 1曾 欣.滤料表面性质的研究润湿接触角的测定J.西北民族大学学报.2006,（3）:18-19 2张启运,庄鸿寿.钎焊手册M. 北京:机械工业出版社, 1995