王星星，彭 進(jìn), 2，崔大田，杜全斌，王建升

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銀基釬料錫電鍍層的界面特征分析

王星星1，彭 進(jìn)1, 2，崔大田1，杜全斌1，王建升1

(1. 華北水利水電大學(xué)機(jī)械學(xué)院，鄭州450045；2. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)先進(jìn)焊接與連接國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150001)

以BAg50CuZn釬料為基體，采用硫酸鹽鍍液體系在其表面電鍍錫，經(jīng)熱擴(kuò)散處理制備了鍍錫銀釬料。借助掃描電鏡、能譜分析儀、X射線衍射分析儀等手段分析銀基釬料錫電鍍層的表界面形貌、化學(xué)元素組成、界面物相，并對(duì)其表面和界面化學(xué)元素進(jìn)行線掃描和面掃描分析。結(jié)果表明：錫電鍍層結(jié)晶晶粒呈現(xiàn)明顯的(101)、(112)結(jié)晶取向，晶體生長(zhǎng)方式為“向上生長(zhǎng)”+“側(cè)向生長(zhǎng)”混合模式；基體釬料與錫電鍍層結(jié)合緊密，經(jīng)熱擴(kuò)散處理二者之間發(fā)生了互擴(kuò)散作用，形成擴(kuò)散界面區(qū)。在擴(kuò)散界面區(qū)，鍍層中的Sn元素與釬料中的Cu、Ag元素形成了Cu3Sn相和Ag3Sn相。Sn元素在銀基釬料錫電鍍層中分布均勻、無(wú)偏析現(xiàn)象。電鍍錫銀釬料擴(kuò)散界面區(qū)主要存在Ag相、Cu相、CuZn相、Ag3Sn相、Cu3Sn相，其中Ag相、Cu相、CuZn相來(lái)自基體釬料。銀基釬料錫電鍍層的結(jié)合界面是化合物型形式。

銀基釬料；錫電鍍層；表面?界面；能譜分析

銀基釬料作為目前應(yīng)用最廣泛的一類硬釬料，熔化溫度適中、潤(rùn)濕性佳、填縫能力優(yōu)異，具有良好的連接強(qiáng)度、韌性和導(dǎo)電性，在航空航天、家用電器、電子等行業(yè)是必不可少、至關(guān)重要的焊接材料[1?3]。但銀釬料價(jià)格高，為了降低釬料中銀含量，改善釬料性能，通常加入Sn、In、Ga等低熔點(diǎn)元素，而In、Ga兩種元素價(jià)格昂貴，在既能降低釬料成本，又能改善釬料性能方面，Sn元素是首選。目前提高AgCuZn釬料中Sn元素的方法主要有熔煉合金化法、粉末電磁壓制法、原位合成法、鍍錫擴(kuò)散組合法。熔煉合金化方法生產(chǎn)的AgCuZnSn釬料中Sn含量存在極限(5.5%)，否則釬料難以成形。粉末電磁壓制方法制備的Ag22Cu17Zn5Sn系銀基釬料[4]，燒結(jié)過(guò)程中出現(xiàn)體積增大、密度減小的現(xiàn)象，容易產(chǎn)生缺陷；并構(gòu)建了AgCuZnSn釬料電磁壓制的高速率壓型方程[5]，但Sn含量較低。原位合成法制備的AgCuZnSn釬料Sn含量也較低(3.0%)，且釬縫界面存在Cu6Sn5脆性相[6]。鍍錫擴(kuò)散組合方法制備的AgCuZnSn鍍錫銀釬料，釬料中Sn含量可達(dá)6.0%，突破了國(guó)標(biāo)GB/T 10046—2008中Sn含量的極限，能夠顯著改善釬料潤(rùn)濕性、降低Ag含量，具有一定的可行性[3]。開(kāi)展鍍錫銀釬料中基體與錫電鍍層界面特征的研究，是研制該類釬料的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一。

金屬錫鍍層柔軟無(wú)毒、易焊接、導(dǎo)電性好、塑性佳，具有晶粒細(xì)小、光澤度高、釬焊性好等特性，被廣泛用于電子元器件、鍍錫銅線、食品加工裝備等領(lǐng)域[7?8]。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于電鍍錫的報(bào)道較多，主要方法有甲基磺酸鹽鍍錫、硫酸鹽鍍錫、氟硼酸鍍錫、堿性鍍錫等[9]，多以銅板為基體，研究添加劑、主鹽濃度、電流等工藝參數(shù)對(duì)錫鍍層性能的影響規(guī)律[10?12]。有報(bào)道認(rèn)為隨著電流密度增大，電流效率先增加后降低，鍍液陰極極化增大，錫鍍層晶粒度逐漸細(xì)化，孔隙率逐漸降低，但鍍液分散能力下降[9, 13]。但是，鍍錫擴(kuò)散組合法制備的電鍍錫銀釬料中，銀基釬料與錫電鍍層的界面特征尚不清楚，且國(guó)內(nèi)外報(bào)道目前還很少涉及，有待研究。

在前期研究基礎(chǔ)上，本文作者以BAg50CuZn釬料為陰極，在其表面電鍍錫，對(duì)銀基釬料與錫電鍍層的界面特征進(jìn)行研究，希望對(duì)相關(guān)工程領(lǐng)域的應(yīng)用提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)材料：陰極為BAg50CuZn釬料(尺寸60 mm×30 mm×0.25 mm)，其成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為49.52% Ag、34.16% Cu、16.32% Zn；陽(yáng)極為純度超過(guò)99.99%的錫板。鍍錫銀釬料成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))：1) 2.4% Sn(名義含量)，48.31% Ag，33.50% Cu，15.80% Zn，2.39% Sn；2) 4.8% Sn(名義含量)，47.26% Ag，32.24% Cu，15.70% Zn，4.80% Sn；3) 5.6% Sn(名義含量)，46.98% Ag，31.83% Cu，15.61% Zn，5.58% Sn；4) 6.0% Sn(名義含量)，46.85% Ag，31.60% Cu，15.53% Zn，6.02% Sn。

電鍍錫工藝及條件：硫酸亞錫 180~200 g/L，稀硫酸 100~120 g/L，聚乙二醇(6000) 3~5 g/L，辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10 45~60 mL/L，明膠2.5~3 g/L，甲醛60~90 mL/L，釩酸鹽 0.5~1 g/L，間苯二酚 0.5~1.2 g/L。電流密度4 A/dm2，溫度(38±0.5)℃，極間距22 mm，超聲波功率240 W，超聲波頻率24 kHz，施鍍時(shí)間5 ~15 min，攪拌速度400 r/min，pH=0.7~0.8。單面鍍層厚度為5~15 μm。

鍍錫工藝結(jié)束后，采用溫度梯度法對(duì)帶錫電鍍層的銀釬料進(jìn)行熱擴(kuò)散處理，具體步驟如下：1)將釬料在240~250℃進(jìn)行快速滲透；2)快速滲透完畢后，在180~220℃條件下0.5 MPa氮?dú)獗Ｗo(hù)的管式爐中對(duì)其擴(kuò)散8~30 h；3)隨爐冷卻。

測(cè)試分析：待熱擴(kuò)散處理完畢后，先進(jìn)行取樣，試樣經(jīng)鑲嵌、打磨、拋光、腐蝕(體積分?jǐn)?shù)3%~4% FeCl3溶液)后，利用JSM?7500F型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡及其自帶的Oxford INCA-Penta FET-X3型能譜儀觀察分析錫電鍍層的表界面形貌、化學(xué)元素組成，借助D8 FOCUS型X射線衍射儀分析銀基釬料錫電鍍層的界面物相。

2 結(jié)果與討論

2.1 表界面形貌分析

采用上述工藝電鍍錫后，BAg50CuZn基體釬料表面錫電鍍層的SEM像、釬料與鍍層的界面形貌及XRD譜，如圖1所示。由圖1可看出，錫電鍍層表面平整，組織均勻，無(wú)氣孔、夾雜等缺欠，釬料與錫電鍍層結(jié)合緊密。說(shuō)明釬料表面電鍍錫，經(jīng)低溫?zé)釘U(kuò)散處理后，可有效細(xì)化釬料與錫電鍍層界面晶粒，減小錫電鍍層與基體釬料的內(nèi)應(yīng)力，提高錫電鍍層與基體釬料的結(jié)合力，使得釬料與電鍍層結(jié)合致密、無(wú)缺欠出現(xiàn)。錫電鍍層結(jié)晶晶粒呈現(xiàn)明顯的(101)、(112)結(jié)晶取向，此時(shí)陰極電流效率為68.72%。這是因?yàn)殡娏饕欢l件下，鍍液溫度愈高超聲波攪拌作用越強(qiáng)，可提高體系電流效率，使得鍍液分散的更均勻，而超聲波的機(jī)械擾動(dòng)和空化效應(yīng)加速鍍液的對(duì)流，使得電鍍時(shí)陰極表面的金屬離子迅速得到補(bǔ)充，降低濃差極化；同時(shí)細(xì)化鍍層晶粒，減小鍍層與基體釬料的內(nèi)應(yīng)力，提高釬料表面錫電鍍層的平整度。

圖1 錫電鍍層的表面形貌、界面形貌和XRD譜

常見(jiàn)的電沉積結(jié)晶生長(zhǎng)形態(tài)有層狀、塊狀、脊?fàn)?、螺旋狀、棱錐狀等。一般認(rèn)為，若獲得的電沉積晶體高度大于寬度，則晶體為“向上生長(zhǎng)”模式；反之，若電沉積晶體寬度小于高度，如生長(zhǎng)形態(tài)為層狀，則晶體為“側(cè)向生長(zhǎng)”模式[9, 14]。上述分析表明，釬料表面鍍層平整、致密，由圖1(b)可知，區(qū)域(實(shí)線部分)晶體生長(zhǎng)類似于螺旋狀，屬于“向上生長(zhǎng)”模式；區(qū)域(虛線部分)晶體生長(zhǎng)類似于棱錐狀，屬于“側(cè)向生長(zhǎng)”模式，故基體釬料表面錫電鍍層晶體生長(zhǎng)方式為“向上生長(zhǎng)”+“側(cè)向生長(zhǎng)”混合模式。這與郭忠誠(chéng)等[9]亞光錫鍍層晶體由“向上生長(zhǎng)”模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤皞?cè)向生長(zhǎng)”模式明顯不同。原因在于：生長(zhǎng)較慢的晶面以及生長(zhǎng)較快的晶面均被保留下來(lái)，形成明顯的混合擇優(yōu)取向，改變了鍍層中晶體的生長(zhǎng)方式，生成不同的微觀形貌鍍層。

2.2 EDS分析

不同擴(kuò)散溫度條件下，SEM觀察的銀基釬料錫電鍍層的界面組織及EDS分析結(jié)果，如圖2和3所示。經(jīng)熱擴(kuò)散處理銀基釬料與錫電鍍層之間發(fā)生了互擴(kuò)散作用，形成擴(kuò)散界面區(qū)。分析表明，錫電鍍層與BAg50CuZn基體釬料界面主要為AgSn、CuSn化合物相。經(jīng)180~220℃熱擴(kuò)散處理24 h后，錫電鍍層中的部分Sn原子經(jīng)熱擴(kuò)散進(jìn)入基體釬料中，在靠近基體釬料一側(cè)的擴(kuò)散界面區(qū)，發(fā)生反應(yīng)形成CuSn、AgSn金屬間化合物。

為進(jìn)一步驗(yàn)證銀基釬料錫電鍍層界面的物相組成，對(duì)錫電鍍層銀基釬料的界面區(qū)域進(jìn)行EDS分析，如圖3和表1所示。根據(jù)Cu-Zn、Ag-Sn、Sn-Zn二元合金相圖，在擴(kuò)散溫度低于230℃時(shí)，Cu-Sn界面發(fā)生反應(yīng)，在Sn含量為60.3%時(shí)出現(xiàn)CuSn化合物相，但CuSn化合物相生長(zhǎng)趨勢(shì)較弱[15]；Ag-Sn界面存在-Sn固溶體和AgSn化合物；Sn-Zn界面不形成中間相的共晶類型，溫度為198.5℃及Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為91.2%時(shí)形成共晶體。故在銀基釬料錫電鍍層界面區(qū)，主要存在AgSn化合物、CuSn化合物。根據(jù)圖3和表1可知，隨著Sn含量逐漸升高，鍍錫銀釬料中的Cu含量和Ag含量慢慢降低，銀基釬料錫電鍍層界面區(qū)，Sn元素與Cu、Ag元素經(jīng)熱擴(kuò)散處理形成Cu3Sn和Ag3Sn化合物相。由于銀基釬料錫電鍍層界面擴(kuò)散反應(yīng)的微觀不均勻性，導(dǎo)致界面區(qū)形成某些復(fù)雜的亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)相。同時(shí)，界面區(qū)存在C、O原子，可能是銀基釬料錫電鍍層界面被污染所致。

圖2 擴(kuò)散溫度對(duì)銀基釬料錫電鍍層界面組織的影響

圖3 銀基釬料錫電鍍層各微區(qū)的EDS分析

表1 圖3的EDS分析結(jié)果

2.3 界面Sn元素面掃描分析

圖3對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散溫度對(duì)電鍍錫銀釬料中Sn元素面掃描分布圖的影響，如圖4所示。在擴(kuò)散時(shí)間為 24 h條件下，隨著擴(kuò)散溫度升高，電鍍錫銀釬料中Sn含量升高，擴(kuò)散深度增加，且各擴(kuò)散工藝下Sn元素在電鍍錫銀釬料中分布均勻，無(wú)偏析現(xiàn)象。在固態(tài)釬料與錫電鍍層相互接觸時(shí)，Sn原子向固相基體釬料中滲透而基體釬料中的原子向錫電鍍層中遷移。部分化合物相對(duì)于不同的金屬體系這種滲透或遷移速度是不同的。在基體釬料元素、Sn含量接近臨界值時(shí)，將生成AB同組層化合物或AB異組層化合物[16]。當(dāng)滲透速度比遷移速度快時(shí)，固相一側(cè)生成AB化合物；但當(dāng)遷移速度比滲透速度快時(shí)，液相一側(cè)生成AB化合物。根據(jù)圖4可知，180 ℃時(shí)，Sn主要分布在錫鍍層中，僅有少量的Sn原子向基體釬料中遷移。當(dāng)溫度為200℃時(shí)，錫鍍層中分布的Sn含量降低，逐漸向基體釬料錫電鍍層界面區(qū)滲透或遷移，向基體釬料中遷移的Sn原子比例增加。當(dāng)溫度繼續(xù)升高至220 ℃時(shí)，錫鍍層中分布的Sn含量大幅度降低，基體釬料錫電鍍層界面區(qū)滲透或遷移的Sn原子比例大幅度增加，當(dāng)界面區(qū)的Sn含量達(dá)到臨界值時(shí)，將躍過(guò)界面區(qū)，直接滲透或遷移至基體釬料中。

圖4 不同擴(kuò)散溫度下Sn元素的面掃描分布圖

2.4 界面線掃描分析

銀基釬料錫電鍍層的界面元素線掃描分布如圖5所示。發(fā)現(xiàn)基體釬料和鍍層中Sn元素、Cu元素、Ag元素分布發(fā)生顯著變化。由圖5可知，元素Sn與Ag、Cu、Zn元素線掃描分布有重疊，說(shuō)明錫電鍍層與基體釬料發(fā)生互擴(kuò)散作用，與前面分析相吻合。線掃描分析表明，界面元素Sn、Cu、Ag的峰線很強(qiáng)，這說(shuō)明Sn、Cu、Ag是銀基釬料錫電鍍層界面的主要組成成分，還存在微量的元素C、O和N，但不含雜質(zhì)元素S和Ca，說(shuō)明采用EDS無(wú)法測(cè)出界面區(qū)微量S、Ca等雜質(zhì)元素。界面區(qū)域可分為突變型、化合物型和擴(kuò)散型3種[17]。

由圖 5可知，錫電鍍層與基體釬料存在明顯的分界，錫電鍍層中Sn含量遠(yuǎn)高于Ag、Cu、Zn、C、N、O含量，電鍍層中Sn含量很高，且基本趨于穩(wěn)定。在基體釬料中，Sn含量低于錫鍍層中的Sn含量，Zn含量基本沒(méi)有顯著變化，元素Ag、Cu的含量明顯高于鍍層中的Ag、Cu含量。由界面沿基體釬料向內(nèi)，Sn含量出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)，而Ag、Cu、Zn含量出現(xiàn)了上升的趨勢(shì)。基體釬料中的Ag、Cu、Zn由基體向鍍層遷移，錫鍍層中Sn由鍍層表面向基體釬料滲透。在結(jié)合界面處形成AgSn、CuSn化合物，此時(shí)界面為化合物型，這表明銀基釬料錫電鍍層結(jié)合界面為化合物型形式，由Ag-Sn和Cu-Sn化學(xué)鍵提供結(jié)合力。如圖 5(e)和(f)所示，C原子和O原子均勻地分布在錫電鍍層和基體釬料中，峰線很弱，在界面出過(guò)渡較為平緩，鍍層中C原子含量略高于基體釬料中的含量。而N在鍍層中的含量高于基體釬料的，如圖 5(g)所示，同樣峰線很弱，可能為電鍍液中摻雜的參加反應(yīng)的化學(xué)元素。C、N、O原子的存在可能是界面被污染所致。基體釬料表面鍍覆一定量錫后，經(jīng)熱擴(kuò)散處理后，基體釬料中Ag、Cu元素和Sn元素容易結(jié)合，通過(guò)擴(kuò)散反應(yīng)形成AgSn、CuSn化合物相。而Zn元素在鍍層中分布較少，在基體釬料中分布較多且均勻，說(shuō)明基體釬料中的Zn元素與錫電鍍層的互擴(kuò)散作用較弱。

2.5 XRD分析

前面對(duì)擴(kuò)散界面區(qū)的EDS分析結(jié)果表明，銀基釬料錫電鍍層擴(kuò)散界面區(qū)主要是Sn、Ag、Cu元素，其中Sn含量不高于8%。由于XRD的入射深度很淺，而銀基釬料錫電鍍層擴(kuò)散界面區(qū)厚度很薄，擴(kuò)散界面區(qū)的衍射很弱，XRD譜結(jié)果將受到BAg50CuZn基體釬料的影響，因此BAg50CuZn基體釬料中的合金相將成為主要物相。為便于分析，選擇熱擴(kuò)散24 h后不同溫度的釬料，將其表面輕磨、露出擴(kuò)散界面區(qū)，然后進(jìn)行XRD分析，結(jié)果如圖6所示。鍍錫銀釬料擴(kuò)散界面區(qū)主要形成了Ag相、Cu相、CuZn相、Ag3Sn相、Cu3Sn相。由AgCuZn、AgCuSn三元合金相圖可知，Ag相、Cu相、CuZn相來(lái)自BAg50CuZn基體釬料[18]。對(duì)比圖6(a)~(c)，在衍射角在38.97°處存在一尖銳峰，對(duì)應(yīng)Ag相，在圖6(a)中該相特別明顯，其相對(duì)衍射強(qiáng)度最高，隨著溫度升高Ag、Sn發(fā)生擴(kuò)散反應(yīng)形成AgSn相，使得Ag相的相對(duì)衍射強(qiáng)度逐漸降低。對(duì)比圖6(b)和(c)可發(fā)現(xiàn)，在衍射角為65.28°和73.16°處，出現(xiàn)兩個(gè)尖銳峰，分別對(duì)應(yīng)Ag3Sn相和Cu3Sn相。隨著擴(kuò)散溫度升高，這兩個(gè)尖銳峰的相對(duì)衍射強(qiáng)度值越大，說(shuō)明擴(kuò)散反應(yīng)形成的Ag3Sn相和Cu3Sn相比例逐漸增加。當(dāng)Sn含量低于15%時(shí)，400℃以下熱擴(kuò)散處理銀基釬料錫電鍍層擴(kuò)散界面區(qū)主要形成Ag3Sn和Cu3Sn化合物相，XRD分析結(jié)果與前面EDS分析結(jié)果基本一致。上述XRD分析結(jié)果表明，在擴(kuò)散時(shí)間一定條件下，銀基釬料錫電鍍層擴(kuò)散界面區(qū)物相主要由Ag3Sn和Cu3Sn相組成。在衍射角為65°和73°的Ag3Sn相和Cu3Sn相尖銳峰的相對(duì)衍射強(qiáng)度值，隨著擴(kuò)散溫度升高而逐漸升高，即擴(kuò)散界面區(qū)Ag3Sn相、Cu3Sn相的比例增加。這說(shuō)明熱擴(kuò)散處理加快Sn原子的熱運(yùn)動(dòng)，使得Sn原子快速滲透或遷移進(jìn)入擴(kuò)散界面區(qū)，當(dāng)達(dá)到臨界值時(shí)，將躍過(guò)擴(kuò)散界面區(qū)進(jìn)入BAg50CuZn基體釬料中，然后與基體釬料中元素形成化合物相。Ag3Sn相和Cu3Sn相的形貌如圖7所示。其中Ag3Sn相為棒狀化合物相，Cu3Sn相為塊狀化合物相。原因在于：熱處理4~5 h后，在銀基釬料錫電鍍層擴(kuò)散界面區(qū)，Ag3Sn顆粒相彌散分布在初生富Sn相中，含有較高的自由能。經(jīng)8 h熱擴(kuò)散處理后，首先初生富Sn相晶界向外推移，基體釬料中少量Ag3Sn相逐漸進(jìn)入初生富Sn相，而大量Ag3Sn相富集于晶界相互接觸、合并，析出Ag3Sn相分散在晶界附近。繼續(xù)熱擴(kuò)散12 h后，少量Ag3Sn相達(dá)到臨界尺寸，快速接收周圍區(qū)域較小的顆粒相，使得熱量釋放，逐漸長(zhǎng)大成為棒狀A(yù)g3Sn化合物相。同時(shí)，在銀基釬料錫電鍍層界面區(qū)化合物相的形成與基體釬料中銅原子的擴(kuò)散、錫鍍層中Sn原子的遷移形成壓應(yīng)力，不斷累積的壓應(yīng)力使得錫鍍層中錫再結(jié)晶，形成錫須，錫須生長(zhǎng)沖破電鍍層表層的氧化層，繼續(xù)長(zhǎng)大，壓應(yīng)力逐漸得到釋放，Sn晶須在張應(yīng)力和壓應(yīng)力作用下形成塊狀Cu3Sn相，同時(shí)出現(xiàn)少量的Ag3Sn相。

圖5 銀基釬料錫電鍍層界面元素線掃描分析

圖6 擴(kuò)散界面區(qū)的XRD譜

圖7 擴(kuò)散界面區(qū)的物相形貌

3 結(jié)論

1) 錫電鍍層表面平整、組織均勻、無(wú)缺欠出現(xiàn)，其結(jié)晶晶粒呈現(xiàn)明顯的(101)、(112)結(jié)晶取向，晶體生長(zhǎng)方式為“向上生長(zhǎng)”+“側(cè)向生長(zhǎng)”混合模式，銀基釬料錫電鍍層中Sn元素分布均勻、無(wú)偏析現(xiàn)象。

2) 基體釬料與錫電鍍層結(jié)合緊密，二者經(jīng)熱擴(kuò)散處理發(fā)生互擴(kuò)散作用，形成了擴(kuò)散界面區(qū)。

3) 銀基釬料錫電鍍層擴(kuò)散界面區(qū)主要存在Ag相、Cu相、CuZn相、Ag3Sn相、Cu3Sn相，其中Ag相、Cu相、CuZn相來(lái)自基體釬料，Ag3Sn相和Cu3Sn相來(lái)自鍍層中Sn元素與基體釬料中的Ag、Cu元素經(jīng)熱擴(kuò)散處理而形成。

4) 銀基釬料錫電鍍層結(jié)合界面為化合物型形式，由Ag-Sn和Cu-Sn化學(xué)鍵提供結(jié)合力。

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Analysis of interface characteristic for tin electroplating coating on silver brazing filler metals

WANG Xing-xing1, PENG Jin1, 2, CUI Da-tian1, DU Quan-bin1, WANG Jian-sheng1

(1. School of Mechanical Engineering, North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450045, China;2. State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)

The sulfate electrolyte was applied to electroplating tin on the surface of BAg50CuZn brazing filler metals, and silver brazing filler metals with electroplating tin was prepared by the thermal diffusion treatment method. The surface-interface morphologies, chemical element compositions and interfacial phases were investigated by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS) and X-ray diffractometry (XRD), respectively. And the chemical elements of the surface and interface were analyzed by line scan and plane scan. The results show that tin electroplated coating and substrate brazing alloys combine firmly, the crystallization orientation of tin electroplated coating is (101) and (112). Tin crystallization displays upward and lateral mixed growth modes. The diffusion interface zone forms because of the mutual diffusion between tin electroplated coating and substrate brazing alloys. The Sn element of tin coatings and Ag, Cu elements of substrate brazing alloys form Ag3Sn phase and Cu3Sn phase at the diffusion interface zone. The distribution of Sn element in tin electroplated coating and substrate brazing alloys is uniform and non-segregation phenomenon. The microstructure of diffusion interfacial zone is composed of Ag phase, Cu phase, CuZn phase, Ag3Sn phase and Cu3Sn phase, in which the Ag phase, Cu phase and CuZn phase are derived from the substrate brazing alloys. The bonding form of compound type appears at the interface of tin electroplated coating and silver brazing alloys.

silver brazing alloys; tin electroplated coating; surface-interface; energy spectrum analysis

(編輯 何學(xué)鋒)

Project(5170515) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project (162300410191) supported by the Natural Science Foundation of Henan Province, China; Project(17A430021) supported by the Key Research Project for Higher Education of Henan Province, China; Project(201704001) supported by the Doctoral Fund of North China University of Water Resources and Electric Power, China

2016-09-02;

2017-04-26

WANG Xing-xing; Tel: +86-371-69127295; E-mail: paperwxx@126.com

10.19476/j.ysxb.1004.0609.2017.10.12

1004-0609(2017)-10-2053-09

TG174.44；TG454

A

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51705151)；河南省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(162300410191)；河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(17A430021)；華北水利水電大學(xué)博士基金資助項(xiàng)目(201704001)

2016-09-02；

2017-04-26

王星星，講師，博士；電話：0371-69127295，13937136968；E-mail: paperwxx@126.com