Sn-Ag-Cu系統(tǒng)中Sn與次要元素Ag和Cu之間的冶金反應(yīng)

   從Sn-Ag-Cu三元合金相圖中分析，在Sn-Ag-Cu三個(gè)元素之間有三種可能的二元共晶反應(yīng)。

   (1) Ag與Sn在221℃形成Sn系質(zhì)相位的共晶結(jié)構(gòu)和￡金屬之間的化合相位(Ag3Sn)

   當(dāng)Ag的成分在3.5%耐Sn-Ag合金是共晶合金， XP1044-QL-0N00共晶點(diǎn)為221℃。在共晶溫度下，Sn-Ag所形成的合金組織是由不含銀的純(3-Sn和微細(xì)的Ag3Sn相結(jié)成的二元共晶組織。添加Ag所形成的Ag3Sn，因?yàn)榫Я＜?xì)小，因此Ag3Sn是穩(wěn)定的化合物，能夠改善合金的機(jī)械性能。

   (2) Cu與Sn在227℃形成Sn系質(zhì)相位的共晶結(jié)構(gòu)和n金屬間的化合相位(Cu6Sn5)

   當(dāng)Cu的成分在0.75%時(shí)Sn-Cu合金是共晶合金，共晶點(diǎn)為227℃。在共晶溫度下，Sn-Cu所形成的合金是p-Sn與Cll6SIl5相結(jié)成的二元共晶組織。

   (3) Ag與Cu在779℃形成富Ag a相和富CuⅨ相共晶合金

   從理論上講，Ag與Cu在779aC應(yīng)形成富Ag僅相和富CuⅨ相共晶合金，但在Sn-Ag-Cu的三種合金固化溫度的測(cè)量研究中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)779℃相位轉(zhuǎn)變。對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，理論界認(rèn)為，在溫度動(dòng)力學(xué)上解釋為更適于Ag或Cu與Sn反應(yīng)，生成Ag3Sn和Cr16Sn5。

   從以上分析中也可以看出，Sn-Ag-Cu系統(tǒng)中液態(tài)時(shí)的成分為p Sn+ Cu6Sn5+Ag3Sn，Sn-Ag-Cu與Cu焊接界面的釬縫組織還是CL16Sn5和CU3Sn，和Sn-37Pb與Cu焊接的畀面組織是基本相同的。Sn-Ag-Cu與Cu焊接的焊點(diǎn)中只是多了一個(gè)成分Ag3Sn，而Ag3Sn是穩(wěn)定的化合物，能夠改善合金的機(jī)械性能。因此，Sn-Ag-Cu與Cu焊接的連接可靠性應(yīng)該是可以的。

   3．Sn-Ag-Cu合金凝固特性

   在Sn-Pb二元合金中，Sn和Pb結(jié)晶彼此都能在某種程度上固溶對(duì)方的元素。結(jié)晶的形狀比較規(guī)則，因此外觀比較光滑，如圖18-18所示。

   Sn-Ag-Cu合金非平衡狀態(tài)凝固的特性是：Sn先結(jié)晶，以枝晶狀（樹(shù)狀）出現(xiàn)，中間夾CL16SI15和Ag3Sn，從圖18-19可以看出其結(jié)晶粗糙、不規(guī)則。因此無(wú)鉛焊點(diǎn)的外觀比較粗糙、不光亮，這不是焊接缺陷，是由于Sn-Ag-Cu合金的非平衡狀態(tài)凝固特性造成的。