Skip to main content
SUPERVISOR
Behzad Niroumand,Ali Maleki
بهزاد نيرومند (استاد راهنما) علي مالکي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Leila Rabiifard
ليلا ربيعي 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.
چکيده با ريز شدن هرچه بيشتر مدارها و اتصالات الکترونيکي در صنعت الکترونيک نوين و نياز به استحکام بيشتر اين اتصالات، فن­آوري­هاي متداول لحيم­کاري، ديگر به­خوبي تضمين­کننده عملکرد مناسب اجزا الکترونيکي نيستند. از سويي، به‌دليل خطرات زيست محيطي در ارتباط با لحيم­هاي حاوي سرب در صنعت الکترونيک، قوانين بسياري به­منظور حذف سرب و لحيم­هاي حاوي سرب وضع شده و تلاش­هاي بسياري در سراسر دنيا در اين رابطه صورت گرفته است. بنابراين در راستاي توسعه لحيم­هاي بدون سرب با دماي ذوب پايين و خواص مکانيکي، فيزيکي و حرارتي مناسب مطالعات زيادي انجام شده است. آلياژ يوتکتيک -9Znيکي از اين آلياژهاست که قيمت پاييني دارد و دماي ذوب آن نزديک به آلياژ يوتکتيک Sn-37Pb است. اما مقاومت کم در برابر اکسيداسيون و قابليت ترشوندگي ضعيف اين آلياژ استفاده از آن را محدود کرده است. پژوهش­هاي قبلي نشان داده که اين مشکلات مي­تواند با نانوکامپوزيت کردن اين لحيم­ها،که منجربه بهبود عملکرد آن­ها مي­شود، کاهش يابد. در اين پژوهش براي اولين بار روش تغيير شکل پلاستيک براي ساخت لحيم نانوکامپوزيتي Sn-9Zn تقويت شده با نانوذرات سيليکا به­کار رفته است. هدف نهايي از ساخت اين لحيم بدون سرب نانوکامپوزيتي، ايجاد لحيمي با نقطه ذوب نسبتا پايين، با چسبندگي خوب به زير لايه و ساختاري ريزدانه، پايدار و با توزيعي يکنواخت از ذرات تقويت­کننده در زمينه است که در نهايت از نظر اقتصادي نيز بتواند انتظارات صنايع مصرفي را مرتفع کند. در اين راستا علاوه بر انتخاب نوع و روش ساخت لحيم بدون سرب نانوکامپوزيتي،که توجيه اقتصادي داشته باشد؛ هزينه­هاي مربوط به تهيه نانوذرات تقويت­کننده نيز قابل توجه است. نوآوري ديگر اين پژوهش در رابطه با سنتز اين نانوذرات از ضايعات باتري­هاي سرب-اسيدي است. ابتدا آلياژ Sn-9Zn به‌روش ذوبي و تحت خلأ تهيه شد. بررسي­هاي ريزساختاري، آزمون­هاي طيف­سنجي پراش انرژي پرتو ايکس، طيف­سنجي افتراقي، پراش پرتو ايکس براي ارزيابي مشخصات آلياژ انجام شد. سپس نانوذرات SiO 2 که به‌روش پيروليز تهيه و مشخصه­يابي شده بود به‌روش اکستروژن در کانال­هاي غيرهم­مقطع زاويه­دار با درصدهاي وزني 25/0 ،5/0 ، 1 و 5/1 به آلياژ اضافه شد. نتايج آزمون­هاي خواص مکانيکي، فيزيکي و بررسي­هاي ريزساختاري نشان داد نمونه کامپوزيتي با 5/0 درصد وزني نانوسيليکا، نمونه بهينه مي­باشد.اين نمونه نسبت به نمونه آلياژي به ترتيب افزايش 70، 37، 16 درصدي در استحکام برشي، استحکام کششي و ريزسختي داشته است. وجود نانوذرات به­دليل ايجاد مانع در برابر رشد و نفوذ ترکيبات بين­فلزي منجربه بهبود زاويه ترشوندگي مي­شود. کلمات کليدي لحيم بدون سرب، آلياژ قلع-روي، نانوکامپوزيت، ريزساختار، خواص مکانيکي، اکستروژن در کانال­هاي غيرهم­مقطع زاويه­دار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی