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Title: Avaliação microestrutural da liga Sn-2%Ag-0,7%Cu (SAC207) submetida à tratamento térmico de envelhecimento.
Other Titles: Microstructural Assessment of Sn-2wt.%Ag-0.7wt.%Cu solder alloy (SAC207) submitted to thermal aging treatment
Authors: Ferreira, Pedro Henrique Mendes
Keywords: Ligas Sn-Ag-Cu;Microestrutura;Tratamento Térmico de Envelhecimento;Solidificação
Issue Date: 18-Sep-2019
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: FERREIRA, Pedro Henrique Mendes. Avaliação microestrutural da liga Sn-2%Ag-0,7%Cu (SAC207) submetida à tratamento térmico de envelhecimento. 2019. 56 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia de Materiais, Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: Apesar de ainda serem poucos os estudos sobre ligas livres de chumbo (Pb), nos últimos anos algumas ligas alternativas foram estudadas, uma vez que a presença desse elemento representa uma ameaça à saúde do ser humano devido à sua alta toxicidade. Na busca por novas opções de ligas livres de Pb para aplicações em conjuntos eletrônicos, as ligas Sn-Ag-Cu (SAC) surgem como uma das principais alternativas de substituição para ligas do sistema Sn-Pb (Sn-37 ou 40%Pb) devido seu nível de molhamento, médio ponto de fusão e propriedades mecânicas superiores. Contudo, a avaliação dos efeitos de ciclos térmicos durante a vida útil dessas juntas brasadas ainda não foi devidamente realizada. Neste contexto, o presente estudo focou na análise microestrutural da liga ternária Sn-2,0%Ag-0,7%Cu (SAC207) solidificada direcionalmente em condições transitórias de fluxo de calor, e submetida a tratamento térmico de envelhecimento (TTE) por 10, 20 e 30 dias a 100°C. Os efeitos dos TTEs foram associados aos parâmetros térmicos de solidificação como velocidade da isoterma liquidus (VL) e taxa de resfriamento (ṪL), de modo que caracterização microestrutural considerou tanto as regiões dendríticas quanto as eutéticas, levando em conta os aspectos de tamanho, distribuição e morfologia das fases. Os resultados mostraram uma microestrutura composta por uma matriz dendrítica rica em Sn (β-Sn) circundada por uma mistura eutética contendo as fases Sn, Ag3Sn e Cu6Sn5, o eutético ternário. O intermetálico Ag3Sn mostrou uma transição morfológica de esferas para fibras, sendo as esferas relacionadas a maiores valores de VL e ṪL (posições 5 e 20mm), enquanto que as fibras associadas a menores valores de VL e ṪL (posição 90mm). Contudo, o Cu6Sn5 não apresentou mudança morfológica ao longo do lingote SAC207. O aumento do tempo de TTE promoveu um aumento do tamanho do arranjo dendrítico e do intermetálico Ag3Sn, e uma redução da dureza da liga SAC207.
Abstract: Although there are still few studies on lead-free alloys (Pb), in recent years some alternative alloys have been studied, since the presence of this element poses a threat to human health due to its high toxicity. In the search for new Pb-free alloys for electronic assembly applications, Sn-Ag-Cu (SAC) alloys are emerging as one of the main alternatives to substitute Sn-Pb (Sn-37 or 40wt.% Pb) alloys due to its wetting level, medium melting point and superior mechanical properties. However, the assessment of the effects of thermal cycles during the life of these soldered joints has not yet been properly performed. In this context, the present study focused on microstructural analysis of the tertiary Sn-2.0wt.%Ag-0.7wt.%Cu alloy (SAC207) directionally solidified under transient heat flow conditions and subjected to aging heat treatment for 10, 20 and 30 days at 100°C. The effects of aging treatments were associated with the solidification thermal parameters such as growth rate (VL) and cooling rate (ṪL), so that microstructural characterization considered both dendritic and eutectic regions, taking into account size, distribution and morphology of phases. The results showed a microstructure composed of a Sn-rich dendritic matrix (β-Sn) surrounded by a eutectic mixture Sn, Ag3Sn e Cu6Sn5 phases, ternary eutectic. Ag3Sn intermetallic displayed a morphological transition from spheres to fibers, with spheres related to higher values of VL and ṪL (positions 5 and 20mm), while fibers associated with lower values of VL and ṪL (position 90mm). However, Cu6Sn5 showed no morphological change along the SAC207 alloy casting. The increase in treatment time promoted an increase in the size of the dendritic arrangement and of the Ag3Sn intermetallic, and a reduction in the hardness of the SAC207 alloy.
URI: http://monografias.ufrn.br/handle/123456789/9431
Other Identifiers: 2016008952
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