第33券第1期 2012年1月
焊接学报
TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTION
Vol.33No.1 January2012
稀土元素Nd对Sn-9Zn无铅钎料性能的影响
胡玉华，薛松柏，柳敏，许辉（南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京210016）
摘要：研究了添加稀土元素Nd对Sn-9Zn无铅纤料的润湿性能、显微组织和焊点力学性能的影响，结果表明，Nd元素的加人改善了钎料的润湿性能，质量分数为0.06% 时，舒料的润湿力最大，润湿时间最短，润湿性能达到最佳，随着Nd元素的加人，舒料的基体组织得到细化，富锌相逐渐减少，当元素Nd的添加量大于0.06%时，轩料的显微组织中出现小块状稀土元素Nd和Sn的金属间化合物.无铅钎料Sn-9Zn中稀土元素Nd的添加量为0.06%时，剪切力和拉伸力达到最大，分别提高了19.6%和26.6%，力学性能最佳
关键词：稀土元素敏：无铅舒料：润湿性能：力学性能；显微组织
中图分类号：TC115.28文献标识码：A文章编号：0253-360X(2012)01-0085-04
0序言
在倡导绿色环境的今天，人们对环境污染越来越重视.电子行业中，传统的Sn-Pb钎料由于含有 Pb这种有毒元素引起了世界各国的警觉，各国政府的立法、企业团体的倡议和研究极大推动了无铅化的进程，2000年6月，欧盟颁布了WEEE和RoHS 指令，禁止锡铅等含铅钎料的应用2]，为此锡铅钎料的替代问题成为诸多研究人员研究的热点，
目前生产上得到较为广泛应用的无铅钎料主要有Sn-Ag-Cu，Sn-Cu等合金，Sn-Ag-Cu，Sn-Cu系合金钎料熔点较高，与传统的铅基钎料相比，高出了 30~40C，因面对生产设备、生产工艺提出了较高的要求；此外Sn-Ag-Cu钎料较高的成本也是影响其广泛应用的因素之一，Sn-Zn系无铅钎料，由于其原材料来源广泛、钎缝力学性能优良、价格成本低、共晶熔点199℃与Sn-37Pb的熔点183℃相近而受到广泛关注3)，开发和应用Sn-Zn系无铅钎料将会大大降低电子组装与封装的成本、推动电子行业组装与封装材料的无铅化.但Sn-Zn系无铅钎料最大的缺点是由于Zn是一种极易氧化的元素【4,5】，使得钎料合金在熔融状态下表面迅速氧化，生成大量氧化物ZnO，阻碍钎料在铜片表面的润湿，焊接效果较
收稿日期：2011-04-25
基金项目：南京航空航天大学研究生创新基地（实验室)开放基金资
助项目（201001016）：2010年江苏省高等学校大学生实践创新训练计划资助资助项目；2010年江苏省南京航空航天大学校级创新基金资助项目
万方数据
胡玉华
美，从而影响了它的应用，研究改善Sn-Zn系无铅钎料的润湿性是推进Sn-Zn系无铅钎料工业化应用的关键所在
稀土元素被称为是金属材料中的“维他命”，微量稀土元素的添加能够极大地改善材料性能，试验选取Sn-9Zn系为基，添加稀土元素Nd，对Sn-9Zn xNd的润湿性能和力学性能进行研究，找出稀土元素Nd的添加量对Sn-9Zn无铅钎料性能的影响规
律，并找出最佳添加量， 1试验方法
试验选用的合金为Sn-9Zn-xNd（x=00.015， 0.03，0.06，0.10，0.50）.按照一般制备试样方法，称量，熔炼，浇铸制备试验所需的试样，考到在熔融钎料的高温条件下，稀土元素Nd会发生高温下氧化，所以熔炼过程中在合金表面覆盖1:1.3的LiCl， KCI熔盐进行保护，减少合金氧化，
试验参照日本工业标准JISZ3198（无铅针料试验方法一第4部分：基于润湿平衡及接触角法的润湿性试验方法》[7进行，将钎料放人SAT-5100型可焊性测试仪中，加热使之熔化，呈熔融状态，保持温度为235℃.然后将处理好的试验铜片浸入助焊剂5s后，立刻固定于测试仪的夹具上，用刮刀除去钎料表面的氧化膜，将铜片以4mm/s的速度垂直浸入钎料中，浸人深度为2mm，保持10s后将铜片移出钎料，从铜片进人钎料的瞬间开始到试件与钎料的脱离，测定了试件所受作用力随时间变化的曲