擴(kuò)散與金屬間化合物

發(fā)布時(shí)間:2012/10/5 20:41:35 訪問(wèn)次數(shù):2157

用焊料焊AD630ARZ 接金屬（母材）時(shí)，伴隨著潤(rùn)濕現(xiàn)象的出現(xiàn)，熔化了的焊料與被焊金屆之間發(fā)生互相作用。從微觀上講，由于溫度的升高，金屬原子在晶格點(diǎn)陣中呈熱振動(dòng)狀態(tài)，金屬原子會(huì)從一個(gè)晶格點(diǎn)陣移動(dòng)到其他晶格點(diǎn)陣中，在工程中將這個(gè)現(xiàn)象稱為擴(kuò)散，如圖5.5所示。

    通常擴(kuò)散可分為四種類型：表面擴(kuò)散、晶內(nèi)擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散、選擇擴(kuò)散，下面做一下要介紹。
    ①表面擴(kuò)散。熔融焊料的原子沿被焊母材表面的擴(kuò)散稱為表面擴(kuò)散，如圖5.6所示。表面擴(kuò)散的原因與兩金屬界面處原子之間的引力有關(guān)。

    ②晶內(nèi)擴(kuò)散。熔融焊料擴(kuò)散到母材的晶粒中去的過(guò)程稱為晶內(nèi)擴(kuò)散，也稱為體擴(kuò)散。焊料向母材內(nèi)部的晶粒擴(kuò)散，沿著不同的方向，其擴(kuò)散程度不同，在母材內(nèi)部形成各種組份合金，如圖5.7所示。
    ③晶界擴(kuò)散。熔融焊料原子向母材晶界的擴(kuò)散稱為晶界擴(kuò)散。與晶內(nèi)擴(kuò)散相比，晶界擴(kuò)散激活能比晶內(nèi)擴(kuò)散激活能小，所以晶界擴(kuò)散較易發(fā)生。在高溫下，由于激活能的作用不占主導(dǎo)地位，所以晶界擴(kuò)散和晶內(nèi)擴(kuò)散都很容易發(fā)生。用焊料焊接時(shí)，錫在銅中既有晶內(nèi)擴(kuò)散，．又有晶界擴(kuò)散，如圖5.8所示。
    ④選擇擴(kuò)散。用兩種以上的金屬元素組成的焊料焊接時(shí)，其中某一金屬元素先擴(kuò)散，或只有某一金屬元素?cái)U(kuò)散，其他金屬元素根本不擴(kuò)散，這種擴(kuò)散稱為選擇擴(kuò)散。例如，鉛焊料焊接某一金屬時(shí)，通常情況（300℃以下）焊料成分中的錫向母材擴(kuò)散，而鉛不擴(kuò)散，如圖5.9所示。

由于擴(kuò)散的作用，兩金屬界面會(huì)形成一層薄薄的合金層，并且其性能已不同于原來(lái)的金屬。因此，可以說(shuō)合金是焊料與被焊金屬在焊接熱的作用下通過(guò)擴(kuò)散作用形成的，其成分和厚度取決于焊料與被焊金屬之間的材質(zhì)、焊劑的性質(zhì)、焊接的工藝條件等，這里所說(shuō)的工藝條件是指溫度與時(shí)間。由于擴(kuò)散作用而形成合金層的物理化學(xué)過(guò)程，稱為合金效應(yīng)。合金層多為金屬間化合物(Intermetallic Compound，IMC)組成。這種化合物至少要由兩種原子組成晶格才處于穩(wěn)定狀態(tài)。

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