無鉛錫膏錫銀銅合金成分比例探討分析

常用于無鉛,SnAgCu合金*廣泛的應用范圍、銀和銅替代部分鉛在含鉛焊錫膏。
在一個SnAgCu合金系統(tǒng)、錫和二次元素(銀、銅)是決定應用程序之間的冶金反應溫度、固化機理和機械剛度的主要因素。
根據(jù)二元相圖,有三個可能的三個元素之間的二元共晶反應。
一個銀、錫錫之間反應在221°C形成矩陣相共晶結構和結合ε金屬相(Ag3Sn)。
銅和錫錫反應在227°C形成矩陣相的共晶結構和埃塔金屬間化合物階段(Cu6Sn5)。
銀也可以反應在779°C與銅形成富銀α和富銅相共晶合金。
在目前的研究中,然而,錫/銀/銅三重復合固化溫度測量,在779°C沒有發(fā)現(xiàn)相移。
這可能是銀和銅直接反應在三重化合物。
和在動態(tài)溫度更適合銀或銅和錫的反應,以形成Ag3Sn或Cu6Sn5金屬間化合物。
因此,錫/銀/銅三重反應可以預期從矩陣階段和化學結合ε金屬相(Ag3Sn)和埃塔金屬間化合物階段(Cu6Sn5)。
和雙相系統(tǒng)的錫和錫/銀/銅,已經(jīng)確認是相對硬Ag3Sn和Cu6Sn5粒子的基礎上錫錫/銀/銅三元合金,可以通過建立一個長期的,內部應力強化合金有效。
這些硬顆粒能有效阻止疲勞裂紋的傳播。
Ag3Sn和形成Cu6Sn5粒子分離相對小錫矩陣谷物。
Ag3Sn和Cu6Sn5粒子很小,錫能有效分離基體晶粒,其結果是獲得更多的小微企業(yè)作為一個整體。
這有助于晶界滑動機制,從而提升溫度疲勞壽命延長。
雖然銀和銅在合金設計中的特定配方對得到合金的機械性能是關鍵的，但發(fā)現(xiàn)熔化溫度對0.5~3.0%的銅和3.0~4.7%的銀的含量變化并不敏感。
　　機械性能對銀和銅含量的相互關系分別作如下總結2：當銀的含量為大約3.0~3.1%時，屈服剛度和抗拉剛度兩者都隨銅的含量增加到大約1.5%，而幾乎成線性的增加。超過1.5%的銅，屈服剛度會減低，但合金的抗拉剛度保持穩(wěn)定。整體的合金塑性對0.5~1.5%的銅是高的，然后隨著銅的進一步增加而降低。對于銀的含量(0.5~1.7%范圍的銅)，屈服剛度和抗拉剛度兩者都隨銀的含量增加到4.1%，而幾乎成線性的增加，但是塑性減少。　　
　　在3.0~3.1%的銀時，疲勞壽命在1.5%的銅時達到*大。發(fā)現(xiàn)銀的含量從3.0%增加到更高的水平(達4.7%)對機械性能沒有任何的提高。當銅和銀兩者都配制較高時，塑性受到損害，如96.3Sn/4.7Ag/1.7Cu。　
　　*佳合金成分　　
　　合金95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu被認為是*佳的。其良好的性能是細小的微組織形成的結果，微組織給予高的疲勞壽命和塑性。對于0.5~0.7%銅的焊錫合金，任何高于大約3%的含銀量都將增加Ag3Sn的粒子體積分數(shù)，從而得到更高的剛度?？墒牵粫僭黾悠趬勖?，可能由于較大的Ag3Sn粒子形成。在較高的含銅量(1~1.7%Cu)時，較大的Ag3Sn粒子可能可能超過較高的Ag3Sn粒子體積分數(shù)的影響，造成疲勞壽命降低。當銅超過1.5%(3~3.1%Ag)，Cu6Sn5粒子體積分數(shù)也會增加?？墒?，剛度和疲勞壽命不會隨銅而進一步增加。在錫/銀/銅三重系統(tǒng)中，1.5%的銅(3~3.1%Ag)*有效地產(chǎn)生適當數(shù)量的、*細小的微組織尺寸的Cu6Sn5粒子，從而達到*高的疲勞壽命、剛度和塑性?！　?br>　　據(jù)報道，合金93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu是217°C溫度的三重共晶合金3?？墒?，在冷卻曲線測量中，這種合金成分沒有觀察到**熔化溫度。而得到一個小的溫度范圍：216~217°C?！　?br>　　這種合金成分提高現(xiàn)時研究中的三重合金成分*高的抗拉剛度，但其塑性遠低于63Sn/37Pb。合金95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu比95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的屈服剛度低。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的疲勞壽命低于95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu。如果顆粒邊界滑動機制主要決定共晶焊錫合金，那么95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，而不是93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu，應該更靠近真正的共晶特性?！　?br>

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