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润湿性是钎料合金与被焊材料之间相互作用的结果，更确切地，是熔融钎料与被焊材料表面相互作用的结果。被焊材料的表面状态也是决定或者影响钎料润湿性的因素之一，可以通过改变表面状态改善钎料的润湿。例如不同表面粗糙度时钎料的润湿铺展性就会有较大的变化，这是利用了表面划痕的毛细作用。从更微观的角度，材料表面的原子状态即表面能是影响钎料润湿性的更本质的因素，如果通过某种方法对材料表面原子的排列进行改变，使其处于较高的能量水平，当进行钎焊时，这部分能量释放，则有可能促进钎料的润湿和铺展。以下的实验结果证实了这种设想的可行性。

材料表面活化处理采用脉冲激光，光斑直径为0.4mm，激光脉冲频率为16Hz，扫描速度为2 mm/s，激光脉宽为8ms。试件材料为纯铜，处理过程中采用Ar气保护。润湿实验中钎料为Sn-3.5%Ag合金，质量分别为0.02g和0.03g。润湿实验采用红外再流焊炉加热，加热温度为280℃，钎料加热铺展时间为30秒。分别测量铺展率和润湿角，分别减去未处理时的铺展率和润湿角，以评定钎料的润湿性的改善程度。

图9-1为不同功率激光处理后Cu板表面对Sn-3.5%Ag合金的润湿角的变化情况。从图可知，当激光功率为500W和1000W时，和未处理相比，钎料在激光处理区域润湿角变大，即润湿性变差；而激光功率为1500W、2000W和4000W时，钎料在激光处理区域润湿角变小，润湿性变好。图9-2为未处理和2000W激光处理后进行的润湿、铺展试验的结果。

9.2 激光处理对钎料润湿性的改善作用的机理
图9-3中各图分别是经过不同功率激光处理后的Cu板的端面金相照片。当激光功率在1000W及以上时，Cu表面出现熔化后的定向结晶组织，激光功率越大，定向排列的程度越强。未处理的Cu板的组织为细小的晶粒，激光功率500W时，表面层的组织被粗化。[upload=jpg]UploadFile/2005-6/2005629155034633.jpg[/upload]

对比图9-1和图9-3的结果，可以猜测钎料润湿性的变化与表面组织的定向排列有关，定向排列使晶格的高能量面处于了材料的表层，起到促进钎料润湿的作用。

紫铜晶体是面心立方结构，主要晶面是(111)、（200）、（220）、（311）和（222），密排面是(111)。纯铜晶体粉末衍射中(111)晶面衍射强度最高，(200)晶面是(111)晶面的1/2，（220）晶面是(111)晶面的1/5，表明纯铜晶面取向以(111)为主。对处理前后的紫铜板进行X-衍射结果显示，激光处理引起了晶面取向的变化，图9-4是处理后的表面进行X衍射分析的结果。

晶体的不同晶面具有不同表面能，晶体要形成新的表面，无论是颗粒的粉碎，还是晶体的劈裂都需要破坏原子间的结合能。表面原子的数目决定表面上健能的总值，同时也影响了表面能的数值。晶体中取向不同的晶面，原子面密度不同，解理时每个原子形成的断键不同，因而贡献于增加表面的能量也不相同，这就是晶体表面能的本质特点。紫铜是面心立方晶体，以密排面(111)面的表面能为1，可以得到其他各晶面的表面能相对比值，列于下表。

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(111)晶面做为密排面，能量最低，以（111）晶面为主要晶面的晶体表面能低，（200）

晶面的表面能是（111）的1.154倍，如果铜板表面形成(200)织构，铜板的表面能会增加。

(220)的表面能比前两者都高，(220)晶面取向的增加也将引起铜板表面能的增加。激光处理引起了

紫铜板表面晶面取向的变化，其中，(111)、(200)、(220)三个晶面的权值最大，变化最明显。

为了更准确的评定晶面的变化对铜板表面能的影响，对(111)、(200)、(220)三个主要晶面做重点讨

论。

以同一块铜板上这三个晶面的强度总和为1，计算出各晶面强度所占的比重，比较不同激光

功率下各晶面强度权值的变化，可以得到晶面取向的变化趋势。由于各个晶面的表面能互

不相同，各晶面强度权值的变化导致铜板表面能的变化。将各晶面表面能相对值和晶面强

度权值相乘再求和，就可以计算出铜板表面能的相对值。最终结果如图9-5所示。

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由图中可得，使用500W激光辐照的铜板表面能与未处理的相比下降了；使用1000W辐照的铜板表面能略有降低，使用1500W时表面能明显升高，使用2000W时表面能更高，使用4000W的铜板表面能与2000W的基本相同，证明2000W后采用更高的功率处理铜板表面能处于稳态。铜板表面能的变化引起表面润湿性的改变，表面能越高，润湿性越好，表面能越低，润湿性越差。