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Previous issue date: 2013-07-29 / Sn-Pb traditional solder alloys were overly utilize in electronic devices industry, since their properties and features use were adequate and well known. In the last years many restrictions and directives were and have been designed with a view to minimize or eliminate the use of this metal in the electronic industry. Thereby, several lead-free solder alloys emerged. Among these alloys, eutectic Sn-0.7wt%Cu (TE=227°C) appears as potential candidate to replace eutectic Sn-37wt%Pb alloys, because present low cost when compared with the other lead-free solder alloys. Fatigue resistance and fluidity are quite similar compared with those obtained for the traditional Sn-Pb alloys. Small alloying additions of Ni in Sn-Cu eutectics between levels 20-1000ppm Ni can improve welding properties such as good fluidity, reliability, fine degree of wetting, ensuring suitable mechanical resistance of solder joint. Thus, the main goals of present study are investigate the influence of the Ni microadditions on solidification thermal parameters (transient interfacial heat transfer coefficient - hi), eutectic growth rate v and cooling rate - Ṫ), microstructure features (dendritic and cellular spacings, λ1 and λC) and tensile properties in directionally solidified Sn-0.7wt%Cu, Sn-0.7wt%Cu-0.05wt%Ni e Sn-0.7wt%Cu-0.1wt%Ni alloys under unsteady-state conditions against AISI steel carbon 1020 water-cooled bottom part. Measurements of hi coefficient showed that Ni microadditions (500 and 1000ppm of Ni) in the eutectic Sn-0.7wt%Cu affected significantly the fluidity levels. The microstructures obtained for the Sn-0,7wt%Cu-(xNi) alloys presented eutectic colonies/cells along the casting length, with dendritic regions only on first positions close to the bottom. Small Ni additions promoted increase on ultimate tensile strength (σu) and elongation (δ), with the Sn-0.7wt%Cu-0.05wt%Ni alloy corresponding to the better combination of σu and δ, 36.6MPa and 12.1%, respectively. / As tradicionais ligas de soldagem Sn-Pb foram excessivamente utilizadas na indústria de dispositivos eletrônicos, uma vez que suas características de uso e propriedades eram adequadas e bem conhecidas. Contudo, devido aos problemas acarretados pela toxidade do Pb, várias restrições/diretrizes foram e estão sendo criadas a fim de minimizar ou eliminar o uso desse metal na indústria eletrônica. Com isso, diversas ligas de soldagem livres de Pb surgiram e dentre tais ligas, a liga eutética Sn-0,7%Cu (TE=227°C) surge com uma alternativa promissora para a substituição de ligas de solda contendo Pb, pois apresentam menor custo que as demais ligas de soldagem e propriedades como resistência à fadiga e fluidez semelhantes às obtidas para ligas do sistema Sn-Pb. Neste contexto, microadições de Ni em ligas eutéticas Sn-Cu em níveis entre 20 e 1000ppm podem trazer melhorias de propriedades de soldagem como boa fluidez, boa soldabilidade, bom grau de molhamento, garantindo adequada resistência mecânica da junta soldada. Assim, o presente estudo objetiva investigar a influência de microadições de Ni nos parâmetros térmicos de solidificação (coeficiente interfacial de transferência de calor metal/molde - hi, velocidade de solidificação - v e taxa de resfriamento - Ṫ), nas características estruturais (espaçamento intercelular e interdendrítico, λC e λ1) e nas propriedades mecânicas de tração das ligas Sn-0,7%Cu, Sn-0,7%Cu-0,05%Ni e Sn-0,7%Cu-0,1%Ni solidificadas unidirecionalmente no sentido vertical ascendente contra chapa molde de aço carbono 1020. Os valores de hi mostraram que microadições de Ni (500 e 1000ppm) em ligas eutéticas Sn-0,7%Cu afetaram consideravelmente o nível de fluidez. As microestruturas das ligas Sn-0,7%Cu-(xNi) apresentaram colônias eutéticas ao longo dos lingotes, com regiões dendríticas apenas nas posições próximas da base refrigerada. As microadições de Ni promoveram um aumento do limite de resistência à tração (σu) e do alongamento específico (δ), com a liga Sn-0,7%Cu-0,05%Ni apresentando a melhor combinação σu/δ, 36,6 MPa e 12,1%, respectivamente.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/910 |
| Date | 29 July 2013 |
| Creators | Silva, Bismarck Luiz |
| Contributors | Spinelli, José Eduardo |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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