Ref.: MmeMef04-001
Apresentador: Jaderson Rodrigo Leal
Autores (Instituição): Leal, J.R.(Universidade Federal de São Carlos); Coury, F.G.(Universidade Federal de São Carlos); Spinelli, J.E.(Universidade Federal de São Carlos); de Gouveia, G.L.(Universidade Federal de São Carlos); Reyes, R.A.(Universidade Federal de São Carlos);
Resumo:
Aprimorar novas ligas metálicas para soldagem branda tem sido objeto de estudo para atender às demandas da indústria eletrônica. A adição de In (até 5% em peso) em ligas Sn-Bi tende a controlar o crescimento da camada de reação e modificar a natureza do intermetálico formado. No entanto, nenhum estudo foi realizado para teores maiores que 5% de índio no sentido de verificar a resistência da junta soldada, e capacidade de molhamento da liga Sn-Bi-In. O presente estudo investigou a molhabilidade das ligas Sn-40%Bi, Sn-50%Bi e Sn-40%Bi-10%In (% em peso) em substratos de cobre e de níquel. A cinética de crescimento da liga ternária foi mapeada para o substrato de cobre por meio de ensaios de envelhecimento a 100oC, 110oC e 120oC, e adotando 3 tempos para cada temperatura: 120h, 240 h e 360 h. Por fim as resistências das juntas soldadas Sn-Bi-In/Cu e Sn-Bi-In/Ni foram examinadas. Diversas técnicas de caracterização foram empregadas neste estudo, incluindo Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), ensaios de molhabilidade e de adesão via tração. Os processos de soldagem branda foram realizados em um forno de resfriamento controlado (goniômetro), com amostras aquecidas até 200 °C e resfriadas a 10 °C/min. A microestrutura da liga Sn-40Bi-10In é composta por uma matriz rica em ?-Sn, uma região lamelar grosseira de Bi e microconstituintes BiIn. Os ângulos de contato entre a liga Sn-40%Bi-10%In e os substratos de cobre e níquel foram 24,5° e 26,2°, considerados adequados para soldagem branda. A cinética de crescimento da camada de reação Sn-40%Bi-10%In/Cu demonstrou a influência do In no aumento da energia de ativação (redução do crescimento da camada), a qual foi determinada em 118,8 kJ/mol. O valor da energia de ativação foi superior ao de outras ligas de Sn em substrato de cobre, inclusive para ligas contendo Ni. A adesão das juntas soldadas Sn-40%Bi-10%In/Cu e Sn-40%Bi-10%In/Ni foi analisada por meio de ensaios de tração convencional, sendo observada uma melhor adesão para o par liga/Ni. A força máxima média para o sistema liga/Ni foi de 163,9 N, enquanto que para o par liga/Cu foi de 133,5 N. Modo de fratura com trincas paralelas à interface liga/filme intermetálico foi observado para o caso do substrato de cobre, o que pode ter levado à fratura precoce sob menores esforços. Na superfície de fratura, de modo geral, foi observado não somente um aspecto típico de fratura dúctil formado por dimples, como também zonas de clivagem especialmente relacionadas ao Bi e aos intermetálicos Cu6(Sn,In)5 e Ni3Sn4.