Skip to main content
SUPERVISOR
Behzad Niroumand,Ali Maleki
بهزاد نیرومند (استاد راهنما) علی مالکی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Leila Rabiifard
لیلا ربیعی فرد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Synthesis and characterization of nanocomposite Sn-Zn/SiO2(np) lead-free solder by Angular Cumulative Extrusion method
With the increasing fragmentation of electronic circuits and connections in the new electronics industry and the need for greater strength of these connections, conventional soldering technologies no longer guarantee the proper performance of electronic components. On the other hand, due to the environmental hazards associated with lead-containing solders in the electronics industry, many laws have been enacted to remove lead and lead-containing solders, and many efforts have been made around the world. Therefore, in order to develop lead-free solder with low melting temperature and suitable mechanical, physical and thermal properties, many studies have been done. Sn-9Zn utectic alloy is one of these alloys that has a low price and its melting temperature is close to Sn-37Pb eutectic alloy. Is. However, the low oxidation resistance and poor wettability of this alloy have limited its use. Previous research has shown that these problems can be reduced by nanocomposing these solders, which improves their performance. In this research, for the first time, the plastic deformation method is used to make Sn-9Zn nanocomposite solder reinforced with silica nanoparticles. The ultimate goal of making this nanocomposite lead-free solder is to create a solder with a relatively low melting point, good adhesion to the substrate, and a fine-grained, stable structure with a uniform distribution of reinforcing particles in the field that can ultimately meet economic expectations. Eliminate consumer industries. In this regard, in addition to choosing the type and method of making lead-free nanocomposite solder, which has economic justification; The costs associated with producing reinforcing nanoparticles are also significant. Another innovation of this research is related to the synthesis of these nanoparticles from lead-acid battery waste. First, Sn-9Zn alloy was prepared by melting and vacuum method. Microstructural studies, X-ray energy diffraction spectroscopy tests, differential spectroscopy, and X-ray diffraction tests were performed to evaluate the alloy properties. Then, SiO2 nanoparticles prepared and characterized by pyrolysis were added to the alloy by extrusion method in angular non-sectional channels with weight percentages of 0.25, 0.5, 1 and 1.5. The results of mechanical and physical properties tests and microstructural studies showed that the composite sample with 0.5% by weight nanosilica is the optimal sample. This sample compared to the alloy sample increased by 70, 37, 16% in shear strength, respectively. It has tensile strength and microhardness. The presence of nanoparticles improves the wetting angle due to the barrier against the growth and penetration of intermetallic compounds.
با ریز شدن هرچه بیشتر مدارها و اتصالات الکترونیکی در صنعت الکترونیک نوین و نیاز به استحکام بیشتر این اتصالات، فن­آوری­های متداول لحیم­کاری، دیگر به­خوبی تضمین­کننده عملکرد مناسب اجزا الکترونیکی نیستند. از سویی، به‌دلیل خطرات زیست محیطی در ارتباط با لحیم­های حاوی سرب در صنعت الکترونیک، قوانین بسیاری به­منظور حذف سرب و لحیم­های حاوی سرب وضع شده و تلاش­های بسیاری در سراسر دنیا در این رابطه صورت گرفته است. بنابراین در راستای توسعه لحیم­های بدون سرب با دمای ذوب پایین و خواص مکانیکی، فیزیکی و حرارتی مناسب مطالعات زیادی انجام شده است. آلیاژ یوتکتیک -9Znیکی از این آلیاژهاست که قیمت پایینی دارد و دمای ذوب آن نزدیک به آلیاژ یوتکتیک Sn-37Pb است. اما مقاومت کم در برابر اکسیداسیون و قابلیت ترشوندگی ضعیف این آلیاژ استفاده از آن را محدود کرده است. پژوهش­های قبلی نشان داده که این مشکلات می­تواند با نانوکامپوزیت کردن این لحیم­ها،که منجربه بهبود عملکرد آن­ها می­شود، کاهش یابد. در این پژوهش برای اولین بار روش تغییر شکل پلاستیک برای ساخت لحیم نانوکامپوزیتی Sn-9Zn تقویت شده با نانوذرات سیلیکا به­کار رفته است. هدف نهایی از ساخت این لحیم بدون سرب نانوکامپوزیتی، ایجاد لحیمی با نقطه ذوب نسبتا پایین، با چسبندگی خوب به زیر لایه و ساختاری ریزدانه، پایدار و با توزیعی یکنواخت از ذرات تقویت­کننده در زمینه است که در نهایت از نظر اقتصادی نیز بتواند انتظارات صنایع مصرفی را مرتفع کند. در این راستا علاوه بر انتخاب نوع و روش ساخت لحیم بدون سرب نانوکامپوزیتی،که توجیه اقتصادی داشته باشد؛ هزینه­های مربوط به تهیه نانوذرات تقویت­کننده نیز قابل توجه است. نوآوری دیگر این پژوهش در رابطه با سنتز این نانوذرات از ضایعات باتری­های سرب-اسیدی است. ابتدا آلیاژ Sn-9Zn به‌روش ذوبی و تحت خلأ تهیه شد. بررسی­های ریزساختاری، آزمون­های طیف­سنجی پراش انرژی پرتو ایکس، طیف­سنجی افتراقی، پراش پرتو ایکس برای ارزیابی مشخصات آلیاژ انجام شد. سپس نانوذرات SiO 2 که به‌روش پیرولیز تهیه و مشخصه­یابی شده بود به‌روش اکستروژن در کانال­های غیرهم­مقطع زاویه­دار با درصدهای وزنی 25/0 ،5/0 ، 1 و 5/1 به آلیاژ اضافه شد. نتایج آزمون­های خواص مکانیکی، فیزیکی و بررسی­های ریزساختاری نشان داد نمونه کامپوزیتی با 5/0 درصد وزنی نانوسیلیکا، نمونه بهینه می­باشد.این نمونه نسبت به نمونه آلیاژی به ترتیب افزایش 70، 37، 16 درصدی در استحکام برشی، استحکام کششی و ریزسختی داشته است. وجود نانوذرات به­دلیل ایجاد مانع در برابر رشد و نفوذ ترکیبات بین­فلزی منجربه بهبود زاویه ترشوندگی می­شود. کلمات کلیدی لحیم بدون سرب، آلیاژ قلع-روی، نانوکامپوزیت، ریزساختار، خواص مکانیکی، اکستروژن در کانال­های غیرهم­مقطع زاویه­دار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی