توليد و مشخصه يابي لحيم نرم نانوكامپوزيتي بدون سرب SAC-XAl به روش مذاب ريسي با ديسك مبرد

Production and Characterization of SAC-xAl Lead Free Nanocomposite Solder via Melt-Spinning Technique

هدف از تحقيق حاضر، توليد لحيم‌هاي نرم نانوكامپوزيتي بدون سرب پايه قلع تقويت شده با نانو ذرات به روش انجماد سريع و مقايسه خواص مكانيكي، الكتريكي و حرارتي آنها با لحيم معمولي (SAC(Sn-3.8Ag-0.7Cu است. در اين راستا، چهار آلياژ لحيم نرم بدون سرب (x=0, 0.25, 0.5, 1) Sn-3.8Ag-0.7Cu-xAlبا استفاده از كوره ذوب مجدد قوس الكتريكي تحت خلاء (VAR) آلياژسازي شد. سپس توسط تكنيك انجماد سريع مذاب ريسي با ديسك مبرد، ريبون‌هاي لحيم‌هاي نرم بدون سرب نانوكامپوزيتي تقويت شده با نانو ذرات تركيبات بين فلزي Cu6Sn5 و Ag3Sn به روش درجا توليد شد. خواص ريزساختاري، مكانيكي، الكتريكي و حرارتي اين لحيم‌هاي نانوكامپوزيتي با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي، پراش پرتو ايكس، آزمون‌هاي ميكروسختي سنجي، مقاومت سنج پروب 4 نقطه‌اي و گرماسنجي روبشي افتراقي (DSC) بررسي شد. نتايج بدست آمده حاكي از توزيع يكنواخت نانو ذرات تركيبات بين فلزي Cu6Sn5 و Ag3Sn در زمينه لحيم و افزايش قابل توجه 30 درصدي ميكروسختي، عدم تغيير مقاومت الكتريكي ويژه و افزايش حداكثر 3 درجه‌اي دماي ذوب لحيم‌هاي نانوكامپوزيتي جديد نسبت به لحيم‌هاي معمولي SAC است.

The aim of the present study is to produce Sn base lead-free nanocomposite solders reinforced by nanoparticles with rapid solidification technique and compare their mechanical, electrical and thermal properties with conventional SAC (Sn-3.8Ag-0.7Cu) solder. Therefore, four lead-free soldering alloys Sn-3.8Ag-0.7Cu-XAl (X = 0, 0.25, 0.5, 1) were alloyed using a vacuum arc remelting (VAR) furnace. Then with melt spinning technique ribbons of nanocomposite solders reinforced with Cu6Sn5 and Ag3Sn intermetallic compounds nanoparticle were manufactured. The microstructural, mechanical, electrical and thermal properties of these nanocomposite solders were investigated using scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Vickers hardness method, four-point resistance measurement method and differential scanning calorimetry (DSC). The results showed the uniform distribution of nanoparticles intermetallic compounds Cu6Sn5 and Ag3Sn in the solder matrix and a 30% significant increase of micro-hardness, negligible variation in the specific electrical resistance, and a 3 degrees increase in the melting temperature of the new nanocomposite solder compared to conventional SAC solder.