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关于钎焊的机理-钎焊知识

2022-02-12    作者:未知    来源:

钎焊分为硬钎焊和软钎焊。主要是根据钎料(以下称焊料)的熔化温度来区分的,一般把熔点在450℃以下的焊料叫作软焊料,使用软焊料进行的焊接就叫软钎焊;把熔点在450℃以上的焊料叫作硬焊料,使用硬焊料进行的焊接就叫硬钎焊。在美国MIL SPEC军用标准中,是以800℉(429℃)的金属焊料的熔点作为区分硬钎焊和软钎焊的标准。
电子装联用锡焊是一种软钎焊,其焊料主要使用锡Sn、铅Pb、银Ag、铟In、铋Bi等金属,目前使用最广的是Sn-Pb和Sn-Pb-Ag系列共晶焊料,熔点一般在185℃左右。

钎焊意味着固体金属表面被某种熔化合金浸,。这种现象可用一定的物理定律来表示。如果从热力学角度来考虑浸润过程,也有各种解释的观点。有一种观点是用自由能来解释的。
⊿F=⊿U-T⊿S 在这里,F是自由能,U是内能,S是熵。 ⊿F与两种因素有关,即与内能和熵的改变有关。一般S常常趋向于最大值,因此促使-T⊿S也变得更小。实际上,当固体与液体接触时,如果自由能F减少,即⊿F是负值,则整个系统将发生反应或趋向于稳定状态。由此可知,熵是浸润的促进因素,因为熵使⊿F的值变得更小。 ⊿F的符号最终决定于⊿U的大小和符号,它控制着浸润是否能够发生。为了产生浸润,焊料的原子必须与固体的原子接触,这就引起位能的变化,如果固体原子吸引焊料,热量被释放出来,⊿U是负值。如果不考虑⊿U的大小和量值,那么,熵值的改变与表面能的改变有同样的意义,浸润同样是有保证的。在基体金属和焊料之间产生反应,这就表明有良好的浸润性和粘附性。如果固体金属匚引焊料,⊿U是正值,这种情况下,取决于⊿U在特殊温度下的大小值,才能决定能否发生浸润。这时,增加T⊿S值的外部热能,能对浸润起诱发作用。这种现象可以解释弱浸润。在焊接加温时,表面可能被浸润,在冷却时,焊料趋于凝固。在开始凝固的区域,⊿U是正值,其值比T⊿S大得多,当⊿F最终变为正值时,浸润现象就发生了。

有两种情况,一种是两种浸润材料互相发生浸润,导致结合,二者都呈现低表面能,这时的焊点具有良好强度。单纯的粘附作用不能产生良好的浸润性。假如把两种原子构成的固体表面弄得很光滑,在真空中叠合在一起,它们可能粘附在一起,这种现象是两个光滑断面之间的范德华力作用。这种结合接度以范德华力为基础,超过了任何接点的应用强度。生产中不会出现这种情况,因为范德华力是在很短距离时才起作用。实际工程上,表面都且有粗糙性,阻止原子密切接触。可是在一些局部,原子结合力也会起作桑这是很微小的。实际上,从宏观来观察时,也包括范德华力在内。
一般情况下,低表面能的材料在高表面能的材料上扩展,在这种情况下,整个系统的表面自由能减小。一个系统两个元件表面自由能相同时,就不发生扩展,或者说停止了扩展。
电子装联常用的锡-铅系列焊料焊接铜和黄铜等金属时,焊料在金属表面产生润湿,作为焊料成分之一的锡金属就会向母材金属中扩散,在界面上形成合金属,即金属间化合物,使两者结合在一起。在结合处形成的合金层,因焊料成分、母材材质、加热温度及表面处理等因素的不同会有变化。钎料的机理必须从以导父龇矫胬唇馐停

1、扩散理论
2、晶间渗透理论
3、中间合金理论
4、润湿合金理论
5、机械啮合理论

漫流

漫流也叫扩展或铺展,它是一种物理现象,服从一般的力学规律,没有金属化学的变化。通常低表面能的材料在高表面能的材料上漫流。正如前面所述,漫流过程就是整个系统的表面自由能减小的过程。一个系统两个元件自由能相同时,不会产生漫流。在电子锡焊装联中,我们所讨论的一般都是液相体在固体表面上的漫流,漫流与液体的表面能,固体的表面性质等有关。这是一种液体没固体拿娴牧鞫即流体力学问题,同时也有毛细作用。漫流是浸润的先决条件。

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