釺焊材料的性能直接影響焊接接頭的質量和可靠性,其核心性能要求涵蓋以下多個維度,需根據具體應用場景(如電子焊接、高溫結構件連接等)綜合考量:
一、物理性能要求
1.熔點與溫度匹配性
-核心要求:
釺料熔點必須低於母材熔點,且與焊接工藝溫度(如烙鐵溫度、回流焊爐溫)適配,避免母材過熱熔化或釺料因溫度不足無法流動。
-例:電子元件焊接中,軟釺料(如Sn-Ag-Cu)熔點需低於260℃,防止芯片等熱敏元件損壞;硬釺料(如鎳基)熔點需高於服役溫度,確保高溫下接頭穩定。
-溫度窗口:
釺料液相線與固相線的溫差應盡可能小(近共晶成分),以減少焊接過程中半熔融狀態的時間,避免晶粒粗大或應力集中。
2.潤濕性與填縫能力
-潤濕性:
液態釺料需能在母材表麵良好鋪展(接觸角θ<20°視為潤濕性優異),依賴於:
-釺料與母材的化學親和力(如Sn對Cu潤濕性好,對Al需特殊處理);
-母材表麵清潔度(氧化膜、油汙會阻礙潤濕)。
-填縫能力:
液態釺料需通過毛細作用填充微小間隙(通常0.05~0.2mm),要求:
-低表麵張力(如水的表麵張力約72mN/m,釺料需更低,如Sn-Pb約380mN/m);
-合適的黏度(高溫下黏度低,流動性好)。
二、力學性能要求
1.接頭強度
-抗拉強度與剪切強度:
硬釺料需滿足結構件受力要求(如銀基釺料接頭剪切強度可達200~300MPa,鎳基釺料高溫下強度保留率>80%);軟釺料需耐受振動、衝擊(如電子焊點抗跌落測試要求)。
-疲勞性能:
動態載荷場景(如汽車發動機部件)中,釺料需抵抗循環應力導致的裂紋擴展(如Sn-Bi釺料疲勞壽命較短,需謹慎使用)。
2.塑性與韌性
-釺料需具備一定塑性,避免接頭因剛性過高導致脆性斷裂(如Sn-Pb釺料延伸率>20%,適合柔性連接);
-硬釺料(如銅基)若韌性不足,需通過合金化(如添加Ni提高韌性)改善。
三、化學性能要求
1.耐腐蝕性
-暴露於大氣、水或化學介質中的接頭(如製冷管道、海洋設備)需抵抗腐蝕:
-軟釺料:無鉛Sn-Cu-Ni合金耐蝕性優於Sn-Pb;
-硬釺料:鋁基釺料(Al-Si)需配合氟化物釺劑防止氧化膜再生,同時避免釺劑殘留腐蝕母材。
2.抗氧化與耐高溫性
-高溫環境(如航空發動機)中,釺料需抵抗氧化和蠕變:
-鎳基釺料(含Cr、B、Si)在900℃下仍能保持穩定;
-銀基釺料高溫易氧化,需在惰性氣氛(如氮氣)中焊接。
四、工藝與環保性能要求
1.工藝適配性
-釺劑兼容性:
釺料需與釺劑反應匹配(如銅磷釺料可自釺焊銅合金,無需額外釺劑;鋁基釺料必須配合氟化物釺劑);
-焊接方法適配:
-手工烙鐵焊:需釺料熔點低、潤濕性快(如Sn-Ag-Cu);
-爐中釺焊:需釺料揮發少、成分穩定(如鎳基釺料)。
2.環保與安全性
-無鉛化與無毒化:
歐盟RoHS、中國《電子信息產品汙染控製管理辦法》等法規限製Pb、Cd、Hg等有害物質,推動Sn-Ag-Cu、Sn-Zn等無鉛釺料普及;
-可回收性:
電子廢棄物中釺料需易分離回收,避免貴金屬(如Ag)浪費及環境汙染。
五、特殊場景附加要求
1.電子工業
-電導率:
釺料需具備良好導電性(如Sn-Ag-Cu電導率約為純Cu的15%),避免焊點電阻過高發熱;
-熱膨脹係數匹配:
釺料與母材(如陶瓷基板與金屬引腳)的熱膨脹係數(CTE)需接近,減少熱循環應力導致的開裂。
2.醫療與食品設備
-生物相容性:
接觸人體或食品的釺料需無毒(如純Sn、Au-Ni合金),且耐腐蝕(如醫用器械焊接禁用含Pb、Cd的釺料)。
3.高頻與精密儀器
-信號損耗低:
微波元件焊接需釺料介電常數低(如金基釺料適用於高頻電路),避免信號衰減。
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