Microestrutura, parâmetros térmicos, segregação e propriedades mecânicas de ligas alternativas de soldagem à base de Sn, Zn e Bi

Resumo

A União Europeia continua renovando continuamente diretivas restritivas referentes ao uso de substâncias perigosas em equipamentos eletro/eletrônicos. Outros países também aderiram a tais diretivas. O elemento específico concernente a este projeto de pesquisa é o chumbo (Pb), considerado umas das seis (6) substâncias com maior potencial tóxico em disponibilidade. Neste contexto, o uso de ligas à base de Pb ou com adição de Pb em processos de brasagem tende a ser completamente banido. Assim sendo, o desenvolvimento e aperfeiçoamento de ligas alternativas é uma prioridade atual das indústrias do setor. Levando em conta que o processo de conexão de microcomponentes por brasagem baseia-se na fusão e solidificação do metal de solda para promover união, trata-se, portanto, de um processo de solidificação, onde aspectos de solidificação tais como nucleação, transferência de calor, crescimento microestrutural, redistribuição de soluto, segregação e defeitos deve ser compreendidos para que possam ser produzidas peças capazes de atender a certas exigências de projeto. O controle microestrutural e de intermetálicos é considerado um dos parâmetros críticos na soldagem de microcomponentes em circuitos elétricos. As ligas livres de chumbo de interesse desta proposta e as respectivas motivações são: Bi-Sn e Bi-Ag - melhoria de propriedades mecânicas em função do controle microestrutural; Zn-Sn - entendimento dos possíveis efeitos dos grandes intervalos de solidificação destas ligas na microestrutura e segregação; Sn-Bi-Cu e Sn-Bi-Ag - efeitos da adição de bismuto em ligas binárias comerciais Sn-0,7%Cu e Sn-3,5%Ag (% em peso). A presente proposta objetiva a disponibilização e utilização de meios e métodos experimentais no intuito de melhor compreender i. O efeito das variáveis térmicas de solidificação na microestrutura final das ligas Bi-Ag, Bi-Sn, Zn-Sn, Sn-Bi-Ag e Sn-Bi-Cu (formação de fases primárias, eutéticos e intermetálicos); ii. Os níveis de segregação considerando taxas de resfriamento equivalentes àquelas aplicadas nos processos industriais; iii. A variação de propriedades mecânicas em função da temperatura, da concentração e da microestrutura. (AU)