Title

MICROESTRUTURA, MICRODUREZA E PARÂMETROS TÉRMICOS DA LIGA DE SOLDA Sn-40%Bi-2%Ag

MICROSTRUCTURE, MICROHARDNESS AND THERMAL PARAMETERS OF Sn-40%Bi-2%Ag SOLDER ALLOY

Authorship

Silva, Vítor Covre Evangelista da; Spinelli, José Eduardo; Silva, Bismarck Luiz

Silva, Vítor Covre Evangelista da

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Spinelli, José Eduardo

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Silva, Bismarck Luiz

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DOI

10.5151/1516-392X-26393

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Abstract

Esta proposta objetivou desenvolver uma análise teórico/experimental da influência de 2% Ag (em peso) em uma liga de solda Sn-40%Bi solidificada unidirecionalmente em regime transitório de fluxo de calor. Correlações experimentais entre os parâmetros térmicos de solidificação como velocidade de deslocamento da isoterma liquidus - VL, taxa de resfriamento - ṪL e parâmetros microestruturais como espaçamentos dendríticos secundários – l2 foram determinados. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia ótica e eletrônica, difração de raios-x, além de fluorescência de raios-x para obtenção dos perfis de macrossegregação dos solutos (Bi, Ag). Para determinação do perfil de dureza foram realizados ensaios de dureza Vickers. As microestruturas brutas de fusão da liga Sn-40%Bi-2%Ag são compostas de dendritas ricas em Sn decoradas com partículas de Bi circundadas por uma mistura eutética (Sn+Bi) e partículas primárias de Ag3Sn. Os parâmetros térmicos decresceram com aumento da camada solidificada, permitindo uma ampla variação: ṪL → 0,1 a 10,0°C/s, VL → 0,2 a 0,9mm/s e GL → 0,4 a 11,0°C/mm. O teor de bismuto não variou significativamente, ao passo que a prata variou de forma efetiva, concentrando-se no início do lingote (até próximo de 35mm). O surgimento de braços dendríticos terciários em 15mm conteve a diminuição da microdureza Vickers, esperada para as posições mais afastadas da interface metal/molde.

This study aimed to develop a theoretical/experimental analysis of the influence of silver addition (2%Ag) in the Sn-40wt%Bi solder solidified directionally under unsteady-state conditions. Experimental correlations between thermal parameters as tip growth rate – VL, cooling rate - ṪL and microstructural parameters as secondary dendritic arm were determined. The microstructural characterization was carried out by light and electronic microscopy, x-ray diffraction, further of flurescence spectrometer to obtain the macrossegregation profiles of solutes (Bi, Ag). A hardness Vickers tester was used in order to determine the hardness profile of the Sn40wt%-2wt%Ag solder. The as-cast microstructures of Sn-Bi-Ag alloy were arranged by Sn-rich dendrites decorated with Bi precipitates in their own core surrounded with a eutectic mixture (Bi-rich and Sn-rich phases) and primary Ag3Sn intermetallic particles. The thermal parameters decreased with increase of the solidified layer, allowing a wide range: ṪL → 0.1-10.0°C/s, VL → 0.2mm-0.9mm/s and GL → 0.4-11.0°C/mm. The Bi content did not changed significantly, whereas Ag content has changed effectively, mainly at the beginning of the ingot (close to 35mm). The growth tertiary from 15mm contained the decrease of the hardness values, expected for the furthest positions of the metal/mold interface.

Keywords

Ligas de soldagem Sn-Bi, Solidificação, Dureza

Sn-Bi solder alloys, Solidification, Hardness