ساخت و مشخصه¬یابی لحیم نانوکامپوزیتی بدون سرب Sn-Cu-SiO2(np)

STUDENT

DEGREE

YEAR

Eutectic solder tin-copper alloy compared to other lead-free solder paste available, is inexpensive but poor mechanical properties has limited its use. In this tudy was carried out in the first construction of lead-free solder Sn-0.7wt% Cu by mechanical alloying. In order to evaluate the progress of mechanical alloying was carried out investigation of microstructure and Energy dispersive X-ray spectroscopy tests,X-ray diffraction and Thermal Analysis and accordingly determined the optimal conditions construction of the alloy. The results showed that the mechanical alloying was completed in 60 hours, at 250 rpm, the ball to powder ratio of 10 to one and is protected under an argon atmosphere. The results showed after mechanical alloying with the conditions stated the copper has dissolution in the structure and phase equilibrium Cu6Sn5 is formed. Also in light microscopic images, there was no copper in the structure. In Thermal Analysis graph change of allotropic phase Cu6Sn5 was seen and peak copper dissolution was removed while there was no change in base line. In the second phase construction of lead-free solder nanocomposite -Cu-SiO2 (np) successfully completed by powder metallurgy method and process of milling, pressing, sintering and extrusion. Nano-SiO2 which through cheap and easily way produced are improves the properties of the volume of the solder, this means an increase of 1.5 percent nanoparticles increase of 27% strength, 23 percent increase in yield strength and 41% increase compressive strength compared to the his control sample. Increasing particle amplifier to 2% solder wetting angle has been reduced by 50 percent. Also showed micrographs with increasing nanoparticle more than half a percent, the nanoparticles agglomerate in early powder border and creating a the border areas and were a drop in composite properties in the amount of more than 1.5 percent nanoparticles amplifier. Keywords: tin-copper eutectic alloy, mechanical alloying, lead-free solder, nanocomposites, mechanical properties, wettability angle.

آلیاژ لحیم یوتکتیک قلع-مس نسبت به سایر لحیم های بدون سرب موجود، ارزان قیمت است اما خواص مکانیکی ضعیف کاربرد آن را محدود کرده است. در این پژوهش در مرحله اول ساخت لحیم بدون سرب Sn-0.7wt%Cu به روش آلیاژ سازی مکانیکی انجام شد. بررسی های ریز ساختاری و آزمون های طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس، پراش پرتو ایکس و آنالیز حرارتی به منظور ارزیابی میزان پیشرفت آلیاژ سازی مکانیکی انجام و بر این اساس شرایط بهینه ساخت این آلیاژ تعیین گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که آلیاژ سازی مکانیکی این آلیاژ در زمان 60 ساعت، سرعت 250 دور بر دقیقه، با نسبت گلوله به پودر 10 به یک و تحت اتمسفر محافظت شده آرگون به طور کامل انجام شد. نتایج نشان داد پس از آلیاژ سازی مکانیکی با شرایط بیان شده مس در ساختار انحلال پیدا کرده و فاز Cu 6 Sn 5 تعادلی تشکیل شده است. همچنین در تصاویر میکروسکوپی نوری، مس در ساختار مشاهده نشد. در نمودار های آنالیز حرارتی پیک تغییر آلوتروپی فاز Cu 6 Sn 5 دیده و پیک انحلال مس حذف گردید درحالی که تغییر خط پایه مشاهده نشد. در مرحله دوم ساخت لحیم بدون سرب نانوکامپوزیتی -Cu-SiO 2(np) به روش متالورژی پودر و با طی مراحل آسیاکاری، فشرده سازی، تف جوشی و اکستروژن با موفقیت انجام شد. نانو ذرات SiO 2 که خود به روش ارزان و آسانی تولید می‌شوند باعث بهبود خواص حجمی این لحیم می‌شوند به این صورت که افزایش 5/1 درصد نانو ذره موجب افزایش 27 درصدی استحکام نهایی، افزایش 23 درصدی استحکام تسلیم و افزایش 41 درصدی استحکام فشاری نسبت به نمونه شاهد خود شد. از طرفی با افزایش ذره تقویت کننده تا 2 درصد زاویه تر کنندگی لحیم نیز 50 درصد کاهش نشان داد. بررسی تصاویر میکروسکوپی نیز نشان داد با افزایش نانو ذره بیش از نیم درصد، این نانو ذرات در مرز پودر های اولیه کلوخه شده و نواحی مرز مانندی را ایجاد کرده و باعث افت خواص کامپوزیت در مقدار بیش از 5/1 درصد نانو ذره تقویت کننده شدند. کلمات کلیدی: آلیاژ یوتکتیک قلع-مس، آلیاژ سازی مکانیکی، لحیم بدون سرب، نانوکامپوزیت، خواص مکانیکی، زاویه ترشوندگی.