CeO₂对Ag30CuZnSn药芯银钎料润湿性能及钎焊接头组织与性能的影响

浦娟^1,2,3，薛松柏¹，张雷²，吴铭方²，龙伟民⁴，王水庆⁵，钱似舰⁵，林铁松³

1. 南京航空航天大学材料科学与技术学院2. 江苏科技大学材料科学与工程学院3. 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室4. 郑州机械研究所新型钎焊材料与技术国家重点实验室5. 浙江新锐焊接科技股份有限公司

摘 要：向Ag30CuZnSn药芯银钎料中添加CeO₂,研究CeO₂对Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能和钎焊接头性能的影响,探索CeO₂对药芯银钎料润湿铺展性能和钎缝组织的作用机理。研究结果表明:药芯钎剂粉末中加入CeO₂能提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能,CeO₂添加量达到0.3%（质量分数,下同）时,对药芯银钎料的改进效果最佳。理论分析认为这是因为高价态的CeO₂具有氧化作用,可与T2紫铜表面的Cu₂O发生氧化反应生成CuO和Ce₂O₃。同时,CuO、Cu₂O与CeO₂、Ce₂O₃及钎剂中的B₂O₃生成CuO·Ce₂O₃·B₂O₃等盐类,促进了去膜反应的进行,从而提高了银钎料在紫铜板表面的润湿铺展性能。药芯钎剂粉末中添加过量CeO₂时,熔点较高的CeO₂反而增加了液态钎剂的粘度,未参与反应的CeO₂会阻碍熔融钎剂的铺展,进而阻挡熔化的Ag30CuZnSn银钎料在T2紫铜表面的润湿铺展。CeO₂作为高熔点氧化物,加入钎剂中后既能起到形核质点的作用,又能作为界面活性剂去除氧化膜。因此,火焰钎焊时,CeO₂能细化Ag30CuZnSn药芯银钎料钎焊接头的钎缝组织,当CeO₂添加量达到0.3%时,细化效果最佳。钎缝组织的细化使得钎焊接头抗剪强度提高了10%以上,钎焊接头断口组织的形貌和变化规律印证了上述结果。

关键词：CeO₂粉末;Ag30CuZnSn药芯银钎料;润湿铺展性能;