锡银铜合金材料,在锡/银/铜系列产品中,锡与次要元素(银和铜)之间的冶金反应是决定应用温度、固化机制以及机械性能的主要因素。按照二元相位图,在这三个元素之间有三种可能的二元共晶反应。银与锡之间的一种反应在221°C形成锡基质相位的共晶结构和ε金属之间的化合相位(Ag3Sn)。铜与锡反应在227°C形成锡基质相位的共晶结构和η金属间的化合相位(Cu6Sn5)。银也可以与铜反应在779°C形成富银α相和富铜α相的共晶合金。
和双相的锡/银和锡/铜系统所确认的一样,相对较硬的Ag3Sn和Cu6Sn5粒子在锡基质的锡/银/铜三重合金中,可通过建立一个长期的内部应力,有效地强化合金。这些硬粒子也可有效地阻挡疲劳裂纹的蔓延。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子的形成可分隔较细小的锡基质颗粒。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子越细小,越可以有效的分隔锡基质颗粒,结果是得到整体更细小的微细组织。这有助于颗粒边界的滑动机制,因此延长了提升温度下的疲劳寿命。
机械性能对银和铜含量的相互关系分别作如下总结:当银 的含量为3.0~3.1%时,屈服强度和抗拉强度两者都随铜的含量增加到大约1.5%,而且几乎成线性的增加。超过1.5%的铜,屈服强度会减低,但合金的抗拉强度保持稳定。0.5~1.5%的铜对整体的合金塑性是提高的,然后随着铜的进一步增加而降低。对于银的含量(0.5~1.7%范围的铜),屈服强 度和抗拉强度两者都随银的含量增加到4.1%,而几乎成线性的增加,但是塑性减少。
锡/银/铜系统的合金成分具有相当好的物理和机械性能。相当而言, 95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu成本比那些含银量高的合金低,如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu和95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu。在某些情况中,较高的含银量可能减低某些性能。