軟釬料在玻璃表面潤濕機(jī)理研究.pdf

1、玻璃間的連接已被廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、航空航天各個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)玻璃在280℃以下的低溫連接需采用鍍膜工藝，但無論是否真空鍍膜，膜層出現(xiàn)缺陷是不可避免的。在膜層的加工過程中，劃傷、針孔、膜層局部不均勻等缺陷會影響鍍膜的質(zhì)量，進(jìn)而影響焊接后的質(zhì)量，因此玻璃金屬化后焊接存在一些問題，但鮮有學(xué)者研究軟釬焊溫度下釬料在玻璃表面直接潤濕。
　　因此本文的主要研究內(nèi)容實(shí)現(xiàn)玻璃在280℃以下的直接潤濕和連接。通過試驗(yàn)與理論相結(jié)合的方法，分析玻璃表面

2、狀態(tài)及成分對潤濕性的影響，釬料在玻璃表面潤濕性不佳的原因，通過在釬料中加入揮發(fā)性元素Zn，改變界面張力，最終實(shí)現(xiàn)了軟釬焊溫度下釬料在玻璃表面的潤濕。
　　試驗(yàn)驗(yàn)證玻璃金屬化后的潤濕性能，通過對玻璃表面鍍鎳及金膜的試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)玻璃在低溫下的良好潤濕。鍍鎳膜試驗(yàn)結(jié)果表明：隨膜厚的增加，鍍膜層趨于平整且裂紋等缺陷減少，鎳層對釬料有更好的溶解性，潤濕角最小值可達(dá)到28.8°。鍍金膜試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)鍍膜與基體的結(jié)合力小于5N膜厚小于1.5μm

3、時(shí)，釬料有去潤濕現(xiàn)象；當(dāng)鍍膜和基體之間的結(jié)合力增大，增長潤濕時(shí)間，可觀察到潤濕角逐漸減小，最小達(dá)11.80°，從界面觀察可知Au在釬料中的充分溶解是鍍膜和基體之間潤濕角減小的根本原因。
　　在軟釬焊溫度下進(jìn)行玻璃表面潤濕性能的試驗(yàn)，使用In-48Sn共晶釬料在鈉鈣硅玻璃、磨砂玻璃及鈉硼硅玻璃表面進(jìn)行潤濕，均呈現(xiàn)不潤濕狀態(tài)。對三種玻璃進(jìn)行1000＃砂盤打磨和HF酸酸洗處理改變其表面狀態(tài)后，進(jìn)行潤濕試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：潤濕角大于90o

4、。Wenzel方程結(jié)合AFM結(jié)果可知液滴克服其表面起伏不平造成的勢壘所需能量不同，使?jié)櫇窠歉淖?。結(jié)合Young氏方程分析，在溫度180℃時(shí)，cosθ<0，θ>90o，所以釬料在玻璃表面不潤濕。
　　真空下使用含有揮發(fā)性元素Zn的Sn-20Zn釬料，進(jìn)行潤濕試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：Zn在真空下有揮發(fā)趨勢，可在界面形成偏聚，影響界面張力，增大潤濕驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)釬料對玻璃的直接潤濕。真空下潤濕角為16.62°，玻璃和釬料緊密接觸形成平直界面，