Solidificação direcional transitória da liga Sn-5,5%Sb em moldes com diferentes condutâncias térmicas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Curtulo, Joanisa Possato, 1981-
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632816
Resumo: Orientador: Noé Cheung
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spelling Solidificação direcional transitória da liga Sn-5,5%Sb em moldes com diferentes condutâncias térmicasTransient directional solidification of a Sn-5.5wt.%Sb alloy in molds with different thermal conductancesSolidificaçãoMicroestruturaMolhabilidadeSolidificationMicrostructureWettabilityOrientador: Noé CheungDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: As tradicionais ligas do sistema Sn-Pb utilizadas em soldagem eletrônica vêm sendo substituídas mundialmente devido às recentes normas regulamentadoras implementadas pelos Estados Unidos e pela União Europeia. Dentre as ligas à base estanho e livres de chumbo, as ligas do sistema Sn-Sb destacam-se pela sua aplicação na soldagem de alta temperatura ou na soldagem escalonada. As condições de solidificação com as quais ligas são depositadas sobre o substrato, para formarem as juntas soldadas, ocorrem sob altas taxas de resfriamento e em regime transiente. O bom contato da liga com os substratos é fator fundamental para manter os componentes acoplados e íntegros. Neste sentido, torna-se importante na região do entorno da junta soldada, a sua caracterização microestrutural e a evolução térmica durante a solidificação assim como é importante também a análise da molhabilidade da liga sobre o substrato. Este trabalho tem como objetivo o estudo da solidificação direcional em regime transitório da liga Sn-5,5%Sb sobre substratos de níquel e cobre que são de interesse na indústria eletrônica. Particularmente, a liga Sn-5,5%Sb é próxima à concentração peritética (10,2%Sb), o que representa uma classe de ligas não só de interesse científico mas também industrial. A análise microestrutural revelou a existência de células de altas taxas de resfriamento e a ocorrência de uma transição reversa celular/dendrítica, cujos casos são escassos na literatura. A distribuição dos solutos (Sb, Ni e Cu) ao longo do comprimento dos lingotes foi analisada pela técnica de fluorescência por Raios-X e nenhum perfil de macrosegregação foi observado. Adicionalmente, ensaios de molhabilidade desta liga sobre os substratos mencionados foram realizados num goniômetro e comparados com resultados de molhabilidade, obtidos na literatura, para o substrato de aço. Objetiva-se ainda aplicar uma abordagem teórico-experimental para determinar o coeficiente de transferência de calor na região da interface liga/substrato, correlacionando-o com a molhabilidade da liga, além de caracterizar os intermetálicos formados pela interação metalúrgica na interface liga/substrato, utilizando técnicas de Difração de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Varredura acoplado com um Espectrômetro de Raios-X por Energia DispersivaAbstract: The traditional Sn-Pb alloys used in electronic welding have been replaced worldwide due to the recent regulatory standards implemented by the United States and the European Union. Among the tin-free and lead-free alloys, the Sn-Sb system alloys stand out for their application in high temperature welding or step welding. The solidification conditions which alloys are deposited on the substrate, to form the welded joints, occur under high cooling rates and in a transient regime. The good contact of the alloy with the substrates is a fundamental factor to keep the components coupled and intact. In this sense, it becomes important in the region surrounding the weld joint, its microstructural characterization and the thermal evolution during solidification, as well as the analysis of the wettability of the alloy on the substrate. This work aims to study the directional solidification in the transient regime of the Sn-5,5 wt.%Sb alloy on nickel and copper substrates that are of interest in the electronics industry. Particularly, the Sn-5,5wt.%Sb alloy is close to the peritetic concentration (10.2wt.%Sb), which represents a class of alloys not only of scientific but also of industrial interest. Microstructural analysis revealed the existence of cells with high cooling rates and the occurrence of a cellular / dendritic reverse transition, which is scarcely reported in the literature. The distribution of the solutes (Sb, Ni and Cu) along the length of the ingots was analyzed by the X-ray fluorescence technique and no macrosegregation profile was observed. Additionally, wettability tests of this alloy on the mentioned substrates were carried out in a goniometer and compared with the wettability results obtained in the literature for the steel substrate. It is also proposed to apply a theoretical-experimental approach to determine the heat transfer coefficient in the region of the alloy / substrate interface, correlating it with the wettability of the alloy, and characterize the intermetallics formed by the metallurgical interaction in the alloy / substrate interface, using X-Ray Diffraction techniques, Scanning Electron Microscopy coupled with a Dispersive Energy X-Ray SpectrometerMestradoMateriais e Processos de FabricaçãoMestra em Engenharia MecânicaCAPES33003017[s.n.]Cheung, Noé, 1974-Ierardi, Maria Clara FilippiniSouza, Teófilo Miguel deUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASCurtulo, Joanisa Possato, 1981-20172017-12-11T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (116 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632816CURTULO, Joanisa Possato. Solidificação direcional transitória da liga Sn-5,5%Sb em moldes com diferentes condutâncias térmicas. 2017. 1 recurso online (116 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632816. 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