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詳解金屬偏析對(duì)焊點(diǎn)可靠性的影響

jf_17722107 ? 來源:jf_17722107 ? 作者:jf_17722107 ? 2024-05-13 09:04 ? 次閱讀

金屬偏析是在焊接過程中普遍存在的現(xiàn)象,它指的是金屬合金中不均勻的化學(xué)成分分布。

有學(xué)者在研究了界面顯微組織在裂紋生長(zhǎng)中的影響時(shí)指出:沿焊料界面的疲勞裂紋的生長(zhǎng)速率與釋放的應(yīng)力與老化時(shí)間有關(guān)。在長(zhǎng)時(shí)間的高溫老化,例如在140°C下老化7~30天,由于在界面附近焊料中的Sn與母材金屬Cu進(jìn)行冶金反應(yīng)形成CuSn金屬間化合物過程中消耗了Sn,因而在緊挨界面IMC形成了一個(gè)連續(xù)的富Pb相區(qū)域而造成Pb偏析,如圖所示。

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圖1.Pb偏析

偏析會(huì)對(duì)焊點(diǎn)的可靠性和性能產(chǎn)生直接影響。

影響焊點(diǎn)力學(xué)性能
金屬偏析導(dǎo)致焊點(diǎn)中化學(xué)成分的不均勻性,從而導(dǎo)致局部力學(xué)性能的差異。一些區(qū)域可能因?yàn)槠鲈氐暮枯^高而變得脆性,容易出現(xiàn)開裂或斷裂。這會(huì)大大降低焊點(diǎn)的強(qiáng)度和韌性,進(jìn)而影響焊接結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

增加腐蝕風(fēng)險(xiǎn)
金屬偏析導(dǎo)致焊點(diǎn)中某些區(qū)域含有更多的腐蝕敏感元素,使這些區(qū)域成為焊接結(jié)構(gòu)中的腐蝕易發(fā)區(qū)。隨著時(shí)間的推移,這些區(qū)域可能因腐蝕而產(chǎn)生損傷,最終導(dǎo)致焊點(diǎn)失效。

降低疲勞壽命
金屬偏析使焊點(diǎn)中的局部性能差異化,這在循環(huán)載荷下會(huì)引發(fā)應(yīng)力集中。當(dāng)焊接結(jié)構(gòu)遭受頻繁加載時(shí),這些高應(yīng)力區(qū)域容易產(chǎn)生疲勞裂紋并逐漸擴(kuò)展,最終導(dǎo)致焊點(diǎn)失效。因此,金屬偏析降低了焊點(diǎn)的疲勞壽命,限制了焊接結(jié)構(gòu)的使用壽命。

影響焊點(diǎn)導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性
金屬偏析會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)中電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率的不均勻分布,從而影響焊接結(jié)構(gòu)的電性能和熱性能。這在電子封裝焊接等應(yīng)用中尤為重要,因?yàn)楹更c(diǎn)的導(dǎo)電和散熱性能直接關(guān)系到設(shè)備的穩(wěn)定性和性能。

為了應(yīng)對(duì)金屬偏析對(duì)焊點(diǎn)可靠性的影響,可以采取以下措施:
1.選擇具有較好抗偏析性能的金屬合金如鎳基合金,以減少金屬偏析的可能性。
2.優(yōu)化焊接工藝:合理調(diào)整焊接參數(shù)和工藝,確保焊接過程中金屬成分的均勻分布。
3.熱處理和退火:適當(dāng)?shù)臒崽幚砗屯嘶疬^程可以消除或減少金屬偏析現(xiàn)象,改善焊點(diǎn)的力學(xué)性能。
4.質(zhì)量檢測(cè):通過全面的焊接質(zhì)量檢測(cè),及早發(fā)現(xiàn)偏析問題并采取相應(yīng)措施,確保焊接結(jié)合部的可靠性。

審核編輯 黃宇

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