张福顺
,
黄明亮
,
潘剑灵
,
王来
机械工程材料
以室温下稳定的Ivey无氰金-锡合金镀液为基础,用EDTA代替柠檬酸铵作为金离子络合剂,焦磷酸钾作为锡离子络合剂,将镀液pH值从6.0调整到8.0,新开发了一种高温下稳定的无氰金-锡合金镀液(50℃保温5 h不分解);研究了该无氰镀液中氯金酸钠浓度和电流密度D对镀液稳定性和镀层成分及生长速度的影响.结果表明:当温度为45℃时,保持镀液中其他成分及其浓度不变,氯金酸钠质量浓度为10 g·L-1时,合金镀层的生长速度最快且镀液的稳定性也较好;当D在6～10 mA·cm-2范围内时,随着D的增大,镀层晶粒尺寸不断增大,镀层生长速度先增大后减小,在7 mA·cm-2时镀层生长速度最快,达24μm·h-1;应用此镀液在蒸镀有金种子层并用光刻胶刻蚀出图形的硅片上电镀得到了金-锡凸点,凸点形状规则,内部成分均匀.
关键词:
无氰电镀
,
金-锡合金
,
氯金酸钠
柏冬梅
,
黄明亮
机械工程材料
通过正交试验对比分析了镀液pH值,主盐、还原剂以及络合剂浓度等因素对铝基表面化学镀镍-磷镀层磷含量及镀速的影响.结果表明:镀液pH值的影响最主要,其次为主盐和还原剂浓度;对于选定成分的酸性(3.5≤PH≤6)镀液,随pH值的增大,镀层磷原子分数由22.50o(pH=3.5)逐渐减至12.600(pH=6.0),而镀速随pH值的增大而增加,达到最大值21.0 μm·h-1(pH=5.0)后变化不大;镀层磷含量随主盐NiSO4浓度增大而降低,随还原剂NaH2PO2浓度增大而增加,而主盐和还原剂浓度的增大都可增加镀速;最终获得了磷原子分数为15.2%,镀速达到21.0 μm·h-1的镀层.
关键词:
化学镀
,
镍-磷镀层
,
磷含量
,
镀速
黄明亮
,
于承志
金属学报
利用透射电子显微镜（ＴＥＭ）、能谱仪（ＥＤＸ）和电子探针显微分析仪（ＥＰＭＡ）研究了珠光体钢／奥氏体钢（Ｃｒ５Ｍｏ／Ｃｒ２１Ｎｉ１２）异质焊头在高温儿和长期服役中元素Ｃ, Ｃｒ, Ｎｉ, Ｆｅ的扩散行为. 结果表明：时效时奥氏体钢中Ｃｒ, Ｎｉ原子向熔合界面方向扩散, Ｆｅ原子向相反的方向扩散；增碳层中析出碳化物Ｍ２３Ｃ６的成分与时效时间无关.
关键词:
Cr5Mo／Cr21Ni12
,
null
闫佳
,
黄明亮
材料保护
镁合金Ni-B化学镀层具有高耐蚀性、高硬度、高耐磨性等特点,具有广泛的应用价值,过去对其研究不够.采用化学镀在AZ31变形镁合金表面制备了Ni-B镀层,研究了酸洗、活化、浸锌等基材预处理工艺对Ni-B化学镀层形貌及性能的影响.结果表明:CrO_3+KF酸洗对基材的腐蚀较轻,而采用CrO_3+HNO_3酸洗时基材腐蚀严重;HF和NH_4NF_2+H_3PO_42种活化作用的机理在于形成MgF_2的中间转换层,保护基材不被镀液腐蚀,HF活化后在基材表面形成了较大面积的MgF_2,活化能力更强,对基材的保护能力更好;浸锌工艺对镀层的性能有较大影响,二次浸锌后锌颗粒和锌层厚度都小于一次浸锌,Ni-B镀层更平整致密,硬度和结合力优于一次浸锌,显微硬度为458 HK,明显高于镁合金基材的硬度(77 HK),同时镀层的耐蚀性也有较大的提高.
关键词:
Ni-B化学镀层
,
镁合金
,
预处理
,
微观组织
,
耐蚀性能
张志杰
,
黄明亮
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00499
采用同步辐射实时成像技术对比研究了Cu/Sn-52In/Cu微焊点在120和180 ℃,2.0×104 A/cm2条件下液-固电迁移过程中In、Sn和Cu原子的扩散迁移行为及其对界面反应的影响。由于没有背应力,液-固电迁移条件下Sn-52In焊点中In原子的有效电荷数Z*为负值是其定向扩散迁移至阳极的物理本质,这与Sn-52In焊点固-固电迁移条件下背应力驱使In原子迁移至阴极的机理不同。基于液态金属焓随温度的变化关系,修正了计算液态金属Z*的理论模型,计算获得In原子在120和180 ℃下的Z*分别为-2.30和-1.14,为电迁移方向提供了判断依据。液-固电迁移过程中In和Cu原子同时由阴极扩散至阳极并参与界面反应使得界面金属间化合物(intermetallic compounds,IMC)生长表现为“极性效应”,即阳极界面IMC持续生长变厚,并且厚于阴极界面IMC,温度越高,界面IMC的“极性效应”越显著。液-固电迁移过程中阴极Cu基体的溶解与时间呈抛物线关系,温度越高,阴极Cu的溶解速率越快。
关键词:
电迁移
,
Sn-52In微焊点
,
有效电荷数
,
界面反应
,
金属间化合物
黄明亮
,
王来
,
亚生江
,
王富岗
,
于承志
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2000.09.002
利用透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDX)和电子探针显微分析仪(EPMA)研究了珠光体钢/奥氏体钢(Cr5Mo/Cr21Ni12)异质焊头在高温时效和长期服役中元素C,Cr,Ni,Fe的扩散行为.结果表明:时效时奥氏体钢中Cr,Ni原子向熔合界面方向扩散,Fe原子向相反的方向扩散;增碳层中析出碳化物M23C6的成分与时效时间无关:增碳层最高含碳量由析出碳化物的类型、成分及紧靠熔合界面奥氏体钢中的Cr含量决定.并建立了碳的扩散模型.
关键词:
Cr5Mo/Cr21Ni12
,
异质焊头
,
碳扩散
,
高温时效
黄明亮
,
周少明
,
陈雷达
,
张志杰
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00401
研究了Cu/Sn/Ni-P线性焊点在150和200℃,电流密度1.0×104 A/cm2的条件下化学镀Ni-P层消耗及其对焊点失效机理的影响.结果表明,在Ni-P层完全消耗之前,阴极界面的变化表现为:伴随着Ni-P层的消耗,在Sn/Ni-P界面上生成Ni2SnP和Ni3P;从Ni-P层中扩散到钎料中的Ni原子在钎料中以(Cu,Ni)6Sn5或(Ni,Cu)3Sn4类型的IMC析出,仅有很少量的Ni原子能扩散到对面的Cu/Sn阳极界面.当Ni-P层完全消耗后,阴极界面的变化主要表现为:空洞在Sn/Ni2SnP界面形成,Ni3P逐渐转变为Ni2SnP,空洞进一步扩展形成裂缝,从而导致通过焊点的实际电流密度升高、产生的Joule热增加,最终导致焊点发生高温电迁移熔断失效.
关键词:
电迁移
,
化学镀Ni-P
,
界面反应
,
金属间化合物
,
失效
黄明亮
,
张志杰
,
冯晓飞
,
赵宁
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2014.00402
研究了230℃,5×103 A/cm2条件下液-固电迁移对Ni/Sn-9Zn/Ni线性焊点界面反应的影响.在液-固电迁移过程中,Ni/Sn-9Zn/Ni焊点表现出明显的反极性效应,即阴极界面金属间化合物(IMC)持续生长变厚,并且一直厚于阳极界面IMC.由于排除背应力的影响,Sn-9Zn液态钎料中Zn原子的反常迁移行为归因于其有效电荷数在高温下为正值,即在电子风力作用下Zn原子向阴极界面定向迁移,从而导致焊点在液-固电迁移过程中发生反极性效应.回流焊后,Ni/Sn-9Zn/Ni焊点两侧界面上均生成了较薄的Ni5Zn21层.液-固界面反应过程中(无电流)焊点两侧界面IMC均随时间延长而生长变厚,从而消耗钎料中的Zn原子并使界面处的相平衡发生变化,导致界面IMC由Ni5Zn21转变为Ni5Zn21+(Ni,Zn)3Sn4].与之相较,液-固电迁移过程中阴阳两极界面IMC的类型一直为Ni5Zn21,并未发生IMC类型的转变.这是由于,在电子风力作用下,阴极界面附近钎料中Zn原子的含量充足,Zn与Ni反应生成Ni5Zn21型IMC;同时,电子风力也阻碍了Zn原子向阳极界面的扩散,从而抑制了阳极界面IMC的生长,导致界面IMC较薄,因此阳极界面也未发生IMC类型的转变.此外,运用反证法进一步验证了Zn的有效电荷数在高温下是正值.
关键词:
反极性效应
,
Sn-9Zn焊点
,
电迁移
,
界面反应
,
金属间化合物
陈雷达
,
周少明
,
黄明亮
稀有金属材料与工程
研究了温度为150℃,电流密度为5.0×103A/cm2的条件下电迁移对Ni/Sn/Ni-P(Au)线性接头中界面反应的影响.结果表明电流方向对Ni-P层的消耗起着决定作用.当Ni-P层为阴极时,电迁移加速了Ni-P层的消耗,即随着电迁移时间的延长,Ni-P层的消耗显著增加;电迁移100 h后Ni-P层消耗了5.88 μm,电迁移200 h后Ni-P层消耗了13.46μm.在Sn/Ni-P的界面上形成了一层Ni2SnP化合物而没有观察到Ni3Sn4化合物的存在,多孔状的Ni3P层位于Ni2SnP化合物与Ni-P层之间.当Ni-P层为阳极时,在电迁移过程中并没有发现Ni-P层的明显消耗,在Sn/Ni-P的界面处生成层状的Ni3Sn4化合物,其厚度随着电迁移时间的延长而缓慢增加,电迁移200 h后Ni3Sn4层的厚度达到1.81 μm.
关键词:
电迁移
,
Ni-P
,
Ni
,
界面反应
,
金属间化合物
