Corrosão e refusão superficial à laser de ligas Sn-Ag-Cu
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52289 |
Resumo: | O estudo, a seleção e a viabilização de ligas não tóxicas para brasagem de microcomponentes eletrônicos são demandas urgentes e necessárias em um contexto de avanço tecnológico acelerado e da Indústria 4.0. Ligas alternativas livres de chumbo como as ligas do sistema Sn-Ag-Cu (SAC) tem se destacado para esta aplicação, pois apresentam boa molhabilidade em substratos metálicos, alta resistência à fluência e temperatura de fusão próxima à liga eutética Sn-37%Pb, tradicionalmente utilizadas nestas situações. Tratamentos superficiais à Laser resultam em mudanças microestruturais significantes, mas estudos para ligas à base de Sn são escassos na literatura. Neste sentido, a presente pesquisa visa compreender as características microestruturais e as respectivas durezas das ligas Sn-1%Ag-0,7%Cu (SAC107) e Sn3%Ag-0,7%Cu (SAC307) tratadas por refusão superficial à Laser (RSL). As resistências à corrosão de amostras brutas de solidificação das ligas SAC107 e SAC307 também têm sido analisadas. A fim de compreender os caminhos de solidificação das ligas, tais como intervalo de solidificação e temperaturas de transformação, foram realizados cálculos termodinâmicos via o software Thermo-Calc. A caracterização microestrutural foi realizada via microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a técnica de Difração de Elétrons Retro-Espalhados (EBSD). Os testes de corrosão foram viabilizados por polarização potenciodinâmica, além dos ensaios de microdureza Vickers. O aumento do teor de Ag reduziu ligeiramente a temperatura liquidus (TL), não alterando as temperaturas solidus (TS) e eutética (TE). As microestruturas brutas de solidificação são compostas de dendritas ricas em Sn circundadas por uma mistura eutética ternária β-Sn+Ag3Sn+Cu6Sn5. Um crescimento epitaxial tem sido observado na base das poças refundidas à Laser, assim como um refino da microestrutura significativo em relação à escala microestrutural do substrato (bruto de fusão), de 98,5% e 99,4%, para as ligas SAC107 e SAC307, respectivamente, associados às taxas de resfriamento da ordem de 102 °C/s. Aumentos de dureza de 64,35% e 67,35% foram notados para as ligas SAC107 e SAC307, respectivamente, das microestruturas grosseiras para as microestruturas refinadas obtidas por Laser. As curvas de polarização evidenciaram um comportamento mais ativo das amostras com microestruturas mais grosseiras para ambas as ligas SAC. A liga SAC307 exibiu maior resistência à corrosão que a liga SAC107. |
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Xavier, Amanda Rávilla Valériohttp://lattes.cnpq.br/9606841256778456http://lattes.cnpq.br/4377238190630005Bertelli, FelipePeres, Maurício Mhirdauihttp://lattes.cnpq.br/3068024292581677Silva, Bismarck Luiz2023-05-09T20:03:32Z2023-05-09T20:03:32Z2022-09-29XAVIER, Amanda Rávilla Valério. Corrosão e refusão superficial à laser de ligas Sn-Ag-Cu. Orientador: Bismarck Luiz Silva. 2022. 112f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52289O estudo, a seleção e a viabilização de ligas não tóxicas para brasagem de microcomponentes eletrônicos são demandas urgentes e necessárias em um contexto de avanço tecnológico acelerado e da Indústria 4.0. Ligas alternativas livres de chumbo como as ligas do sistema Sn-Ag-Cu (SAC) tem se destacado para esta aplicação, pois apresentam boa molhabilidade em substratos metálicos, alta resistência à fluência e temperatura de fusão próxima à liga eutética Sn-37%Pb, tradicionalmente utilizadas nestas situações. Tratamentos superficiais à Laser resultam em mudanças microestruturais significantes, mas estudos para ligas à base de Sn são escassos na literatura. Neste sentido, a presente pesquisa visa compreender as características microestruturais e as respectivas durezas das ligas Sn-1%Ag-0,7%Cu (SAC107) e Sn3%Ag-0,7%Cu (SAC307) tratadas por refusão superficial à Laser (RSL). As resistências à corrosão de amostras brutas de solidificação das ligas SAC107 e SAC307 também têm sido analisadas. A fim de compreender os caminhos de solidificação das ligas, tais como intervalo de solidificação e temperaturas de transformação, foram realizados cálculos termodinâmicos via o software Thermo-Calc. A caracterização microestrutural foi realizada via microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a técnica de Difração de Elétrons Retro-Espalhados (EBSD). Os testes de corrosão foram viabilizados por polarização potenciodinâmica, além dos ensaios de microdureza Vickers. O aumento do teor de Ag reduziu ligeiramente a temperatura liquidus (TL), não alterando as temperaturas solidus (TS) e eutética (TE). As microestruturas brutas de solidificação são compostas de dendritas ricas em Sn circundadas por uma mistura eutética ternária β-Sn+Ag3Sn+Cu6Sn5. Um crescimento epitaxial tem sido observado na base das poças refundidas à Laser, assim como um refino da microestrutura significativo em relação à escala microestrutural do substrato (bruto de fusão), de 98,5% e 99,4%, para as ligas SAC107 e SAC307, respectivamente, associados às taxas de resfriamento da ordem de 102 °C/s. Aumentos de dureza de 64,35% e 67,35% foram notados para as ligas SAC107 e SAC307, respectivamente, das microestruturas grosseiras para as microestruturas refinadas obtidas por Laser. As curvas de polarização evidenciaram um comportamento mais ativo das amostras com microestruturas mais grosseiras para ambas as ligas SAC. A liga SAC307 exibiu maior resistência à corrosão que a liga SAC107.The study, selection and feasibility of non-toxic alloys for soldering electronic microcomponents are urgent and necessary demands in a context of accelerated technological advancement and Industry 4.0. Alternative lead-free solder alloys such as Sn-Ag-Cu (SAC) system alloys have stood out for this application, as they have good wettability on metallic substrates, high creep strength and melting temperature close to the eutectic Sn-37wt.%Pb alloy, traditionally used in these situations. Laser surface treatments result in significant microstructural changes, but studies for Sn-based alloys are scarce in the literature. In this sense, the present research aims to understand the microstructural characteristics and the respective hardness of the Sn-1wt.%Ag0.7wt.%Cu (SAC107) and Sn-3wt.%Ag-0.7wt.%Cu (SAC307) alloys treated by Laser Surface Remelting (LSR). The corrosion resistances of the as-cast samples of SAC107 and SAC307 alloys have also been analyzed. In order to understand the solidification paths of the alloys, such as solidification interval and transformation temperatures, thermodynamic calculations were performed via the Thermo-Calc software. Microstructural characterization was performed using optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and the Electron Backscatter Diffraction (EBSD) technique. The corrosion tests were made possible by potentiodynamic polarization, in addition to the Vickers microhardness tests. The increase in Ag content slightly reduced the liquidus temperature (TL), not changing the solidus (TS) and eutectic (TE) temperatures. As-cast microstructures are composed of Sn-rich dendrites surrounded by a ternary eutectic mixture β-Sn+Ag3Sn+Cu6Sn5. An epitaxial growth has been observed at the base of the Laser remelted pools, as well as a significant microstructure refinement in relation to the microstructural scale of the substrate (as-cast), of 98.5% and 99.4%, for the SAC107 and SAC307 alloys, respectively, associated at cooling rates of the order of 102 °C/s. Microhardness increases of 64.35% and 67.35% were noted for SAC107 and SAC307 alloys, respectively, from coarse microstructures to refined microstructures obtained by Laser. The polarization curves showed a more active behavior of samples with coarser microstructures for both SAC alloys. SAC307 alloy exhibited greater corrosion resistance than SAC107 alloy.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESUniversidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISUFRNBrasilCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICASolidificaçãoLigas Sn-Ag-CuMicroestruturaLaserCorrosãoCorrosão e refusão superficial à laser de ligas Sn-Ag-Cuinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALCorrosaorefusaosuperficial_Xavier_2022.pdfapplication/pdf5163561https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/52289/1/Corrosaorefusaosuperficial_Xavier_2022.pdfb63ca9c8872a0e581e588c509862ea34MD51123456789/522892023-05-09 17:04:37.27oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/52289Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2023-05-09T20:04:37Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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