為了改善銅導(dǎo)線的可焊性和耐蝕性,采用熱浸鍍技術(shù)在銅導(dǎo)線表面制備Pb40Sn60和Pb37Sn63兩種成分的低熔點合金鍍層,利用掃描電鏡（SEM）、能譜分析（EDS）、X射線衍射（XRD）等分析手段和電阻率檢測實驗、拉伸實驗、中性鹽霧實驗等方法,系統(tǒng)研究其微觀組織、相成分、電阻率、力學性能及耐蝕性。結(jié)果表明:Pb40Sn60和Pb37Sn63兩種成分的合金鍍層均由α相和β相兩相組成,鍍層的電阻率分別約為2.6832×10^-3,2.5929×10^-3Ω·m,均高于銅基體。銅導(dǎo)線熱浸鍍Pb40Sn60和Pb37Sn63兩種成分合金鍍層后的表面硬度分別為13.4,12.6HV_0.2;抗拉強度分別為193,180 MPa;伸長率分別為35%和37%,與銅基體相比均降低。銅導(dǎo)線表面熱浸鍍PbSn合金鍍層具有良好的導(dǎo)電性、力學性能及耐腐蝕性等綜合性能。隨著Pb含量的降低或Sn含量的增加,PbSn合金鍍層中α相的相對量減少、β相的相對量增大,其電阻率、硬度和強度降低,塑性略有增大,耐蝕性增強。Pb40Sn60比Pb37Sn63合金鍍層的... 

【文章來源】：材料工程. 2020,48(03)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

銅導(dǎo)線表面熱浸鍍PbSn合金鍍層的微觀形貌

采用EDS對PbSn合金鍍層不同組織的元素成分進行了分析,結(jié)果如表1所示,可以看出,基體與鍍層的界面處均含有Cu,Pb,Sn 3種元素,表明PbSn合金鍍層與銅基體界面處的元素發(fā)生了原子互擴散,鍍層和基體界面形成了冶金結(jié)合;白色組織中的Pb元素含量相對較多,而Sn元素的含量較少,由此可推斷鍍層中的白色組織為Sn元素固溶于Pb元素中的α相;灰色組織中Sn元素含量相對較多,而Pb元素的含量較少,可知灰色組織為Pb元素固溶于Sn元素中的β相。表1 熱浸鍍PbSn合金鍍層EDS分析結(jié)果Table 1 Analysis results of hot-dip PbSn alloy coatings by EDS Composition of alloy coating Position Atom fraction of elements/% Cu Pb Sn Pb40Sn60 1 24.72 43.05 32.23 2 0 4.58 95.42 3 0 83.39 16.61 Pb37Sn63 1 21.36 41.83 36.81 2 0 5.01 94.99 3 0 93.59 6.41

銅導(dǎo)線表面熱浸鍍PbSn合金鍍層后的拉伸性能測試結(jié)果如圖3所示,可以看出,熱浸鍍PbSn合金鍍層后的銅導(dǎo)線依然保持了銅基體良好的塑性和易變形性。銅導(dǎo)線分別熱浸鍍Pb37Sn63和Pb40Sn60兩種合金鍍層后的屈服強度、抗拉強度和伸長率分別為67 MPa和85 MPa,180 MPa和193 MPa,37%和35%,均有所降低,且熱浸鍍Pb37Sn63比Pb40Sn60成分合金強度降低更為明顯、伸長率反之。這說明銅導(dǎo)線表面熱浸鍍PbSn合金鍍層后,其變形抗力和塑性均降低,隨PbSn合金鍍層中Pb含量增加或Sn含量降低,銅導(dǎo)線強度相對提高,塑性相對降低。材料硬度增大,會使其強度提高、塑性降低,由硬度測試結(jié)果可知, Pb40Sn60比Pb37Sn63成分合金鍍層的硬度要高,致使前者強度相對較高、塑性相對降低。因此,隨著PbSn合金鍍層中Pb含量增加或Sn含量降低,鍍層的硬度增大,由此導(dǎo)致強度提高、塑性降低。圖4為銅導(dǎo)線熱浸鍍PbSn合金鍍層后的拉伸斷口形貌,從斷口的低倍形貌來看,鍍層與基體在拉伸變形過程中結(jié)合緊密、未出現(xiàn)分層現(xiàn)象,同步變形且變形均勻,這說明鍍層與基體結(jié)合較好。斷口處鍍層伴隨基體發(fā)生了大量的頸縮現(xiàn)象,表明銅導(dǎo)線熱浸鍍PbSn合金鍍層后仍然保持了較好的延伸性,PbSn合金鍍層也具有良好的塑性變形能力。從斷口的微觀形貌來看,PbSn合金鍍層斷裂處有大量的撕裂棱,銅導(dǎo)線基體斷口平滑,主要為河流花狀形貌,伴有少量韌窩和撕裂棱。李秀輝等[19]研究表明純銅試樣拉伸斷口為大量韌窩形貌,分析認為其斷裂類型為韌性斷裂;Meng等[20]研究表明PbSn釬焊接頭斷口呈現(xiàn)韌窩形貌,表明純銅和PbSn合金都具有良好的韌性。這說明PbSn合金鍍層為韌性斷裂特征,而銅導(dǎo)線熱浸鍍PbSn合金鍍層后的斷裂為解理斷裂、準解理斷裂和韌窩斷裂的混合斷口特征。

【參考文獻】：
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