锡锌锑铜合金丝材拉拔断丝失效研究
在工业生产中，锡锌锑铜合金出现频繁断丝的情况，因此，对SZSC-8的断裂情况进行失效研究分析具有非常重要的意义。本文通过电子显微镜、能谱分析仪以及金相的方法，系统研究了其断口的形貌特征，同时结合组织结构分析了SZSC-8的断裂机理。结果表明断裂形式有平直断口断裂、开叉裹芯断裂、丝材表面裂纹断裂和“阴阳丝”这四种；先共晶富锌相、Zn4Sb3相粒子、锡锌共晶相依次冷却凝固，Zn4Sb3粒子在共晶锌枝晶表面生长，可环绕枝晶；并且SZSC-8熔体的冷却速度也会影响Zn4Sb3硬质相的尺寸冷却速度过慢会使硬质相尺寸变大，使得晶粒粗化，进而增大裂纹尺寸的扩展，提高断裂的风险。在本文研究基础上，提出相应的改进措施来降低其断丝频率。关键词 合金，断裂，金相，失效
目 录
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 无铅焊料的介绍 1
1.3 无铅焊料的具体要求 2
1.4 无铅焊料的发展现状 3
1.5 应用过程中存在的问题 5
1.6 本论文研究意义、目的和技术路线 6
2 实验材料与设备的选取 7
2.1 实验材料 7
2.2 实验设备 7
3 试验结果与分析 8
3.1 SZSC8丝材断口的宏观形态统计分类 8
3.2 SZSC8拉拔断口观察 9
3.3铸态SZSC8金相形貌及凝固速度对Zn4Sb3粒子尺寸的影响 13
3.4 SZSC8金相拉拔平直断口附近的金相检验 15
3.5 Zn4Sb3相形态演变对拉拔断裂的影响及预防断丝对策 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 引言
在这个高速发展的时代，新材料也逐渐跟进并广泛涉及到生活、医用、材料等各个领域，但是环境的可持续的发展问题往往会被人们所忽视。如今随着生活水平的提高，人们越发追求的是健康与环保。世间万物都在更新，都朝着可持续发展这条路飞速迈进，当然，作为被广泛运用于机械零部件、高精密仪器和电子组装的焊接材料也在进一步发展过程中。因此，无铅焊料随之崭露头角，呼应着人类生活的可持续 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
发展，让人们的生活变得更加的丰富多彩。
锡铅系焊料以其优异的性质和低廉的价格一直饱受人们的青睐，被广泛运用于焊接一些电子组装的零部件和一些高精密仪器等。但这种锡铅焊料人们熟知的就是在它其中的铅元素和由铅组成的化合物是有毒物质，特别是对儿童有着严重影响，儿童身体内沉积过多的铅，不仅危害儿童的身体状况而且还会影响他们的智力发育[1]。就这一问题，人们开始逐渐重视铅这种金属元素，并且开始抵制一些含铅物质，就焊料来说，使用无铅焊料的呼声也越来越高。传统的有铅焊料终究会被绿色环保的无铅焊料所取代，这也符合了人们所追求的环境可持续发展。不仅是焊料，当然在很多领域都开始杜绝铅物质的使用，比如无铅汽油的使用就是一个很好的例子。世界上的各个国家也都开展了对无铅焊料的研究与使用[2]。这也是社会发展的必要趋势，优胜劣汰，建立环境友好型社会。日本，欧美等一些科技大国也早已加入了研究无铅焊料的行列，在二十世纪末二十一世纪出，日本就有很多家知名公司开始对无铅焊料进行批量生产，淘汰了被长期使用的锡铅系焊料，并且都已经制定和推行的无铅化材料的时间期限，并承诺从此不再使用有铅物质。
1.2 无铅焊料介绍
作为传统的锡铅系焊料，它的共晶温度和当前的电路板的耐热温度相近，它的共晶温度是183℃，并且它是以Sn63Pb37为锡铅系焊料的低共熔点[3]。因为锡铅系焊料的导电性能、焊接性能、焊丝的力学性能和低廉的价格等优异的特点，所以一直以来都被人们广泛的使用。无铅焊料则顾名思义的来讲，摒弃了传统使用的铅元素以及铅化合物，锡作为焊料的主要元素，与其它金属比如：铜、锌、锑、银等合金在它们的共晶点或者是非共晶点时出现共融而组成的一系列无铅的焊料，来替代那些传统
的锡铅系焊料。在替代无铅焊料的同时，也应当要保证无铅焊料丝材的力学性能、机械性能、熔点温度以及它的物理性能都与锡铅系焊料相近甚至略胜一筹。还需保证的就是无铅焊料的价格成本以及材料的供应方面要符合实际要求，没有过大毒性和可以在现有的设备上完成加工生产。
1.3 无铅焊料的具体要求
无铅焊料的具体要求就是应当与传统的焊料相比之下，有其大体相同的基本特征，这样才能达到焊接零部件所要求达到的工艺特性，否则依然会由于技术的不成熟，而被淘汰。具体的要求如下：
要保证替代传统的锡铅系焊料的合金元素是没有毒性的，特别是要注意一些在考虑中的替代金属元素，比如：镉和镝都是有毒性的金属元素；还有要注意一些其他金属比如：锑和铟会因为改变法规从而会变成有毒性的种类。
（2）无铅焊料的熔点也应当要与电路板的熔点相近，并且要接近于锡铅体系的焊料熔点，在183℃左右不得超过200℃。
（3）所运用的材料也应当是在世界范围内容易得到的，并且价格要相对低廉以保证成本需求。所需材料要保证全球的供应条件。比如铟和铋等一些金属元素本来就比较稀缺，它们只够作为无铅焊料中的一些添加成分，不能大规模的开发使用。
（4）所选取替代传统锡铅体系合金的合金材料最好也应该是可循环再生的，将若干种替代的金属加入到无铅焊料的生产配方中能够让循环再生的过程复杂化[4]，减轻生产成本所带来的经济压力。从而让无铅焊料可以得到大规模的开发生产与利用。
（5）无铅焊料的机械强度，焊丝的力学性能以及它的耐热疲劳性要和传统的锡铅体系的焊料要大致相同[5]，甚至性能方面要更由于传统的锡铅系焊料。保证无铅焊料焊接零部件的使用寿命，减少其因为发生断裂失效等原因而造成的损坏事故，从而能减轻劳动成本，不需要进行二次焊接，减轻工作量。
（6）应当使无铅焊料较易保存，并且稳定性要好。不会受温度、潮湿的环境或者太阳的暴晒等一系列不确定因素而过大的发生焊料性能或者质量上的损坏缺陷，从而引起的一些不必要的焊接缺陷[6]。
目 录
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 无铅焊料的介绍 1
1.3 无铅焊料的具体要求 2
1.4 无铅焊料的发展现状 3
1.5 应用过程中存在的问题 5
1.6 本论文研究意义、目的和技术路线 6
2 实验材料与设备的选取 7
2.1 实验材料 7
2.2 实验设备 7
3 试验结果与分析 8
3.1 SZSC8丝材断口的宏观形态统计分类 8
3.2 SZSC8拉拔断口观察 9
3.3铸态SZSC8金相形貌及凝固速度对Zn4Sb3粒子尺寸的影响 13
3.4 SZSC8金相拉拔平直断口附近的金相检验 15
3.5 Zn4Sb3相形态演变对拉拔断裂的影响及预防断丝对策 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 引言
在这个高速发展的时代，新材料也逐渐跟进并广泛涉及到生活、医用、材料等各个领域，但是环境的可持续的发展问题往往会被人们所忽视。如今随着生活水平的提高，人们越发追求的是健康与环保。世间万物都在更新，都朝着可持续发展这条路飞速迈进，当然，作为被广泛运用于机械零部件、高精密仪器和电子组装的焊接材料也在进一步发展过程中。因此，无铅焊料随之崭露头角，呼应着人类生活的可持续 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
发展，让人们的生活变得更加的丰富多彩。
锡铅系焊料以其优异的性质和低廉的价格一直饱受人们的青睐，被广泛运用于焊接一些电子组装的零部件和一些高精密仪器等。但这种锡铅焊料人们熟知的就是在它其中的铅元素和由铅组成的化合物是有毒物质，特别是对儿童有着严重影响，儿童身体内沉积过多的铅，不仅危害儿童的身体状况而且还会影响他们的智力发育[1]。就这一问题，人们开始逐渐重视铅这种金属元素，并且开始抵制一些含铅物质，就焊料来说，使用无铅焊料的呼声也越来越高。传统的有铅焊料终究会被绿色环保的无铅焊料所取代，这也符合了人们所追求的环境可持续发展。不仅是焊料，当然在很多领域都开始杜绝铅物质的使用，比如无铅汽油的使用就是一个很好的例子。世界上的各个国家也都开展了对无铅焊料的研究与使用[2]。这也是社会发展的必要趋势，优胜劣汰，建立环境友好型社会。日本，欧美等一些科技大国也早已加入了研究无铅焊料的行列，在二十世纪末二十一世纪出，日本就有很多家知名公司开始对无铅焊料进行批量生产，淘汰了被长期使用的锡铅系焊料，并且都已经制定和推行的无铅化材料的时间期限，并承诺从此不再使用有铅物质。
1.2 无铅焊料介绍
作为传统的锡铅系焊料，它的共晶温度和当前的电路板的耐热温度相近，它的共晶温度是183℃，并且它是以Sn63Pb37为锡铅系焊料的低共熔点[3]。因为锡铅系焊料的导电性能、焊接性能、焊丝的力学性能和低廉的价格等优异的特点，所以一直以来都被人们广泛的使用。无铅焊料则顾名思义的来讲，摒弃了传统使用的铅元素以及铅化合物，锡作为焊料的主要元素，与其它金属比如：铜、锌、锑、银等合金在它们的共晶点或者是非共晶点时出现共融而组成的一系列无铅的焊料，来替代那些传统
的锡铅系焊料。在替代无铅焊料的同时，也应当要保证无铅焊料丝材的力学性能、机械性能、熔点温度以及它的物理性能都与锡铅系焊料相近甚至略胜一筹。还需保证的就是无铅焊料的价格成本以及材料的供应方面要符合实际要求，没有过大毒性和可以在现有的设备上完成加工生产。
1.3 无铅焊料的具体要求
无铅焊料的具体要求就是应当与传统的焊料相比之下，有其大体相同的基本特征，这样才能达到焊接零部件所要求达到的工艺特性，否则依然会由于技术的不成熟，而被淘汰。具体的要求如下：
要保证替代传统的锡铅系焊料的合金元素是没有毒性的，特别是要注意一些在考虑中的替代金属元素，比如：镉和镝都是有毒性的金属元素；还有要注意一些其他金属比如：锑和铟会因为改变法规从而会变成有毒性的种类。
（2）无铅焊料的熔点也应当要与电路板的熔点相近，并且要接近于锡铅体系的焊料熔点，在183℃左右不得超过200℃。
（3）所运用的材料也应当是在世界范围内容易得到的，并且价格要相对低廉以保证成本需求。所需材料要保证全球的供应条件。比如铟和铋等一些金属元素本来就比较稀缺，它们只够作为无铅焊料中的一些添加成分，不能大规模的开发使用。
（4）所选取替代传统锡铅体系合金的合金材料最好也应该是可循环再生的，将若干种替代的金属加入到无铅焊料的生产配方中能够让循环再生的过程复杂化[4]，减轻生产成本所带来的经济压力。从而让无铅焊料可以得到大规模的开发生产与利用。
（5）无铅焊料的机械强度，焊丝的力学性能以及它的耐热疲劳性要和传统的锡铅体系的焊料要大致相同[5]，甚至性能方面要更由于传统的锡铅系焊料。保证无铅焊料焊接零部件的使用寿命，减少其因为发生断裂失效等原因而造成的损坏事故，从而能减轻劳动成本，不需要进行二次焊接，减轻工作量。
（6）应当使无铅焊料较易保存，并且稳定性要好。不会受温度、潮湿的环境或者太阳的暴晒等一系列不确定因素而过大的发生焊料性能或者质量上的损坏缺陷，从而引起的一些不必要的焊接缺陷[6]。
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