项目名称：锡镍镀层对银钎料钎焊性能的熔化、反应合金化作用机制研究

项目类别：国家自然科学基金青年项目（No：51705151）

项目主持人：王星星

项目执行期：2018.01.01—2020.12.31

项目简介：

高性能高锡AgCuZnSn钎料存在脆性相是困扰钎焊工作者的重要难题，采用AgCuZn钎料表面镀覆锡镍镀层，通过钎焊加热时钎料“熔化、反应合金化”是解决该难题的有效方法。本课题开展了锡镍镀层对银钎料钎焊性能的熔化、反应合金化作用机制的系统研究。项目获得的主要研究结果如下：1）获得了制备钎料的最佳热扩散工艺为：扩散温度220 °C，扩散时间24 h。该工艺制备的亚稳态钎料中Sn含量的极限为7.2 %，比传统方法提高约31 %。随着扩散温度升高、时间延长，钎料熔化温度降低，熔化温度区间缩小；揭示扩散界面层主要由Cu₃Sn相和亚稳态Ag₃Sn相组成；2）发现Sn、Ni元素在界面层分布均匀、无偏析。建立了200 °C和220 °C时扩散界面层生长的本构方程。阐明了界面反应机理为“钎接、互扩散、亚稳态、合金化”。3）解析了钎焊过程中锡镍镀层加速钎料熔化的原因。发现随着Sn（Ni）含量升高，钎焊接头抗拉强度先升高后降低，同等Sn（Ni）含量钎焊接头的抗拉强度略低于传统钎料钎焊接头抗拉强度。4）采用非等温微分法、积分法两种数学方法，建立了钎焊加热时基体钎料在液态锡镍镀层中的溶解动力学模型，计算出钎料的相变活化能，获得相变速率常数与温度之间的变化规律，发现亚稳态钎料由固相转变为液相的速度比传统钎料快。