Solidificação transitória e permanente de ligas monofásicas e peritética Sn-Sb e Sn-Sb-(Ag;Cu): evolução microestrutural, molhabilidade e propriedades mecânicas

Autor(es)

José Marcelino da Silva Dias Filho

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica
• Data de defesa: 2016-10-17

Membros da banca

Amauri Garcia; Antonio Celso Fonseca de Arruda; Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia; Eduardo Netto de Souza; Maria Aparecida Pinto

• Orientador: Amauri Garcia; Noé Cheung

Resumo

Devido à toxidade inerente do chumbo, tem havido esforço considerável no desenvolvimento de ligas livres de chumbo utilizadas para montagem de produtos eletrônicos ambientalmente conscientes. A busca por ligas que substituam as do sistema Pb-Sn tem aumentado para satisfazer as diferentes necessidades na soldagem. A liga de soldagem não deve atender apenas aos níveis esperados de desempenho elétrico, mas também deve apresentar resistência mecânica adequada, com a ausência de trincas na junta soldada. O sistema Sn-Sb apresenta um intervalo de composições com potencial de aplicação como ligas para soldagem de alta temperatura. Este estudo tem como objetivo estabelecer correlações entre parâmetros térmicos de solidificação, microestrutura e propriedades mecânicas para as ligas Sn- Sb (2%Sb, 5,5%Sb e 10%Sb) e Sn-5,5%Sb-1%(Cu,Ag), solidificadas unidirecionalmente, com taxas de resfriamento similares às utilizadas no processo de soldagem industrial. Mostra-se que células de altas taxas de resfriamento são representativas das microestruturas das ligas Sn-2%Sb e Sn-10%Sb. Para as ligas Sn-5,5%Sb a Sn-5,5%Sb-1%Ag ocorre transição reversa celular/dendrítica e os lingotes são caracterizados pela presença de ambas as morfologias: dendritas e células de altas taxas de resfriamento. Já o lingote unidirecional da liga Sn-5,5%Sb-1%Cu apresentou crescimento dendrítico ao longo de todo o comprimento. A evolução de concentrações de solutos ao longo do comprimento dos lingotes foi examinadas pela técnica de fluorescência por Raios-X e nenhuma tendência de macrossegregação foi detectada. As fases primária e secundária (entre as regiões intercelulares e interdendríticas) foram identificadas por análise da difração por Raios-X. A resistência mecânica e a ductilidade para as ligas Sn-2%Sb e Sn-10%Sb não foram afetadas pela escala do espaçamento celular. Entretanto, uma variação considerável dessas propriedades são associadas à região celular das ligas Sn-5,5%Sb e Sn-5,5%Sb-1%Ag. Já para a liga Sn-5,5%Sb-1%Cu, quanto menores os valores de espaçamento dendrítico primário, maiores foram os valores do limite de resistência à tração e limite de escoamento, enquanto que o alongamento específico manteve-se constante. Por outro lado, os espaçamentos celulares e dendríticos não influenciaram a dureza. A molhabilidade foi analisada para todas as ligas em substrato de aço utilizando-se um goniômetro. Ensaios de mergulho foram realizados em diferentes temperaturas para quantificar as áreas recobertas do substrato de cobre. Todas as ligas, apresentaram um recobrimento muito bom em torno de 95% da área do substrato (AU)

• Processo FAPESP: 13/09267-0 - Evolução microestrutural na solidificação transitória de ligas monofásicas e peritéticas Sn-Sb (e Sn-Sb-X) para soldagem e em camadas interfaciais solda/substrato
• Beneficiário: José Marcelino da Silva Dias Filho
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado