液相线温度183-270℃的Sn-Pb系钎料介绍

Sn-Pb系也是一个共晶系，共晶点w（Sn）=61.9%，共晶温度为183℃，其相图如图2-34所示。本系中各个组成的合金广泛用于电子工业中的软钎焊，在钎焊铝材中所用不多。这是由于Sn和Pb对Al的互溶度都极低，也没有化合物生成，和Al的接合很弱，加上和Al的电极电位相差很大，电化学作用引起的腐蚀很快沿界面进行。尽管Sn-Pb钎料在钎剂作用下在铝面上润湿很好，钎缝中的流动性亦佳，但钎缝的强度很低。铝面上的Sn-Pb焊点经2～3天后，折弯铝面时即可看到焊点与铝材分离；在3%盐水中浸泡数天，接头即被破坏。因此如欲将Sn-Pb钎料用在铝钎焊上，就必须解决钎料和铝的结合力以及接头的耐腐蚀问题。

图2-34 Sn-Pb系相图 Fig.2-34 Phase diagram of Sn-Pb system

Arbib^[124，125]1974～1978年间，在多项专利报道，加Ag可以有效提高钎焊铝时Sn-Pb钎料接头的耐腐蚀性。他的专利报告事实上成为Multicore公司商品铝软钎焊丝Alu—Sol 45D的基础。报告给出了在人造海水中“T”接头的耐蚀性与钎料中Pb、Sn、Ag三者含量的关系（见图2-35）^[123]。图2-35中曲线A以上为耐蚀区，而曲线B以下为非耐蚀区。由图也可以看出，钎料中如果Sn的含量增加时，欲得到高的耐蚀性，则Ag的含量也得增加。参考文献^[123]给出下列Sn与Ag的关系：

w（Ag）（%）0.51247w（Sn）（不超过%）1825354560同时还指出，如果钎料中明显含有Bi、Cd、Sb或Zn，则会大大降低钎焊接头的耐蚀性，但例外的是Cu，含Cu的上述钎料对耐蚀性无妨。

图2-35 Sn-Pb-Ag钎料的耐蚀性与其中Pb、Sn、Ag含量的关系^[123] Fig.2-35 Corrosion-resistant relationship of Sn-Pb-Ag solder to the compositions of the Pb、Sn、Ag components in solder immersed in salted water^[123](www.xing528.com)

▲—低于25天接头破坏 □—在25～50天之间接头破坏 ○—超过200天接头破坏

商品Multicore Alu—Sol 45D铝钎料丝的实际成分是：w（Sn）=18%、w（Ag）=1.9%、w（Pb）=80.1%，熔化温度为178～270℃，是液相线高达270℃的高铅钎料。

45D钎料丝是三芯或四芯、其内充填的是液体的钎剂，剪断焊丝用滤纸接触断口可以发现液体钎剂的流出。近年来，由于白炽灯的灯头多换为铝制，对这种钎料丝的需求量增加。Multicore在马来西亚一家子公司生产的Alu—Sol 31D钎料丝似已采用固体钎剂，三芯灌装并取消了Ag，成分只是Pb（80）Sn（20），看来是为了降低成本，同时在很热的灯头上，水分引起的腐蚀不会是重要的。

钎料中的Ag与Al的固溶结合有很高的结合强度和耐腐蚀性。由于Sn与Ag在Sn-Pb钎料中生成ε相和ξ相的金属间化合物，这就多少抵消了熔态钎料中部分Ag-Al的结合，这也说明了为什么Sn的含量增加时需要增加更多的Ag。从Ag-Al相图上可以看出，Ag在Al中有相当大的固溶度，使得钎焊接头处钎料与母材的连接有不同浓度Al-Cu固溶体的渐进过渡，而不是组织截然不同的母材-钎料过渡，这可能是含Ag的钎料钎焊铝合金时性能优良的原因。但不可理解的是，Zn在Al中有更大的互溶度，Zn与Al间的电极电位差比Ag、Al间小得多，而Zn-Al接头却非常不耐腐蚀。陈荣等在另一篇报道^[126]中描述了含Ag钎料与Al间的界面有更大的起伏并有薄层的固溶体结合，但是仍不足以说明Ag、Al间结合的特殊性。

单纯的Sn-Pb钎料与铝母材的结合力虽不佳，但钎剂中如果Zn²⁺的浓度很高，则因还原析出多量金属Zn参加了Sn-Pb和Al间的界面反应，而能有效提高接头的强度。