تأثير افزودن آلومينيوم و نانوسيليكا بر خواص لحيم بدون سرب قلع‌-روي ساخته شده به‌روش اكستروژن تجمعي زاويه‌دار

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

لحيم يوتكتيك قلع-روي به‌دليل ارزان بودن، دماي ذوب مناسب و خواص مكانيكي مطلوب، مي‌تواند جايگزين مناسبي براي لحيم قلع -سرب، باشد؛ اما اين لحيم داراي معايبي از قبيل استحكام و مقاومت به اكسيداسيون پايين و ترشوندگي نامطلوب است. در اين پژوهش تاثير افزودن آلومينيوم و نانوسيليكا بر بهبود اين خواص بررسي شد. براي اين‌ كار، چهار نوع لحيم با تركيب‌هاي شيميايي Sn-9Zn، Sn-9Zn-1Al، Sn-9Zn-0/5SiO2 و Sn-9Zn-1Al-0/5SiO2 (درصد وزني) به‌روش اكستروژن تجمعي زاويه‌دار با تعداد پاس‌هاي متفاوت ساخته شد. بررسي‌هاي ريزساختاري با استفاده از ميكروسكوپ‌هاي نوري و الكتروني روبشي، طيف‌سنجي پراش انرژي پرتوايكس و طيف‌سنجي پراش اشعه ايكس انجام شد. دماي ذوب، مقاومت به اكسيداسيون، زاويه ترشوندگي و مقاومت الكتريكي لحيم‌ها به ترتيب با استفاده از روش‌هاي آناليز حرارتي افتراقي، آناليز توزين حرارتي، آزمون قطره و آزمون پروب چهار نقطه‌اي تعيين شدند. همچنين استحكام برشي و سختي لحيم‌ها اندازه‌گيري شد. دماي ذوب لحيم‌ها در محدوده 3/202 الي 7/203 درجه سانتي‌گراد اندازه‌گيري شد كه كم‌ترين و بيشترين دماي ذوب به‌ترتيب مربوط به لحيم Sn-9Zn و Sn-9Zn-1Al-0.5SiO2 بود. تعداد پاس بهينه اكستروژن تجمعي زاويه‌دار، بر اساس زاويه ترشوندگي و مقاومت به اكسيداسيون لحيم‌ها، 10 پاس انتخاب شد. كمترين زاويه تماس پس از ذوب روي زيرلايه مسي برابر با 29 درجه و در لحيم Sn-9Zn با 10 پاس اكستروژن تجمعي زاويه‌دار به‌دست آمد و تركيب غالب در فصل‌مشترك لحيم با زيرلايه مسي فاز Cu6Sn5 بود. مطالعات ريزساختاري نشان داد كه ريزساختار لحيم‌هاي ساخته‌شده به‌روش اكستروژن تجمعي زاويه‌دار، بسيار ريزتر از لحيم Sn-9Zn ذوبي است به‌طوري‌كه ميانگين اندازه تيغه‌هاي روي در لحيم قلع-روي اكسترود شده به 500 نانومتر رسيد. همچنين ترشوندگي، استحكام برشي و سختي لحيم‌هاي ساخته‌شده به اين ‌روش نيز به‌طور قابل‌توجهي بيشتر از لحيم‌هاي ساخته شده به‌روش ذوبي بود. بيشترين استحكام برشي برابر با 2/44 و3/39 مگاپاسكال پس از 10 پاس اكستروژن تجمعي زاويه‌دار در لحيم‌هاي Sn-9Zn-0.5SiO2 و Sn-9Zn حاصل شد. بيشترين سختي‌ نيز در همين دو لحيم به‌دست آمد. لحيم Sn-9Zn-1Al-0.5SiO2 بيشترين مقاومت الكتريكي برابر با 5/11 اهم بر متر نشان داد. نتايج آزمون‌هاي مختلف مشخص كرد كه افزودن آلومينيوم به لحيم قلع-روي در روش اكستروژن تجمعي زاويه‌دار منجر به افت خواص لحيم مي‌شود.

232724

جوشكاري

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان