铋掺杂对SAC305-0.1Ni-2.0Sb焊料合金力学性能、焊点微观结构及耐腐蚀性的协同优化机制研究

（编辑推荐）本研究通过机械混合法制备SAC305-0.1Ni-2.0Sb-xBi（x=0-3.5 wt%）复合焊料，系统揭示了铋(Bi)掺杂对合金硬度、弹性模量（EBSD/TEM表征）及腐蚀性能（EIS/极化曲线）的"先升后降"调控规律，3.0 wt% Bi组表现出最优综合性能，为低温无铅焊料开发提供重要理论支撑。

　　

Highlight

铋元素在SAC305-0.1Ni-2.0Sb焊料合金中展现出双重魔法：当含量为3.0 wt%时，其通过固溶强化和晶界钉扎效应，使合金硬度与弹性模量达到峰值；同时形成的致密腐蚀产物层（含Bi₂O₃）将腐蚀电流密度降低47%，宛如为焊料披上"纳米盔甲"。

EBSD分析

电子背散射衍射(EBSD)图谱显示，Bi的加入使合金中高角度晶界比例从89.7%跃升至98.2%，犹如在Sn基体中构建出三维强化网络。TEM观测到Bi颗粒优先在Cu₆Sn₅金属间化合物(IMC)界面处析出，这种"纳米级岗哨"结构有效阻碍了位错运动。

Conclusions

1. 1.

   当Bi含量达3.0 wt%时，合金呈现最佳力学-腐蚀协同效应，硬度提升32%，腐蚀弧半径扩大2.1倍

2. 2.

   过量Bi（>3.5 wt%）会导致脆性Bi相聚集，形成微电池加速Sn基体选择性溶解

3. 3.

   Bi通过细化IMC尺寸和均匀化相分布，使腐蚀产物层厚度减少至1.2μm（较基础合金降低64%）