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Type: Artigo de periódico
Title: Correlação entre propriedades mecânicas e arranjo dendrítico de ligas Sn-Zn utilizadas em solda sem presença de chumbo
Title Alternative: Correlation between mechanical properties and dendrite array of the Sn-Zn alloy for lead-free solder
Author: Garcia, L.R.
Osório, W.R.
Peixoto, L.C.
Garcia, A.
Abstract: The development of lead-free solder has been an urgent and hard task for material due to health and environmental concerns over the lead content of conventional solders. The aim of the present work is to investigate the influence of microstructural dendritic array parameters of a Sn-4wt% and 12 wt% Zn lead-free solder alloys on its mechanical properties. A water-cooled (25 °C ±2°C) unidirectional solidification system was used in the experiments. The solidification set-up was designed in such way that the heat was extracted only through the water-cooled bottom, promoting vertical upward directional solidification. The experimental results permitted to establish correlations between thermal parameters and secondary dendrite arm spacings with ultimate tensile strength and elongation. It was concluded that the microstructural refinement has significantly improved the elongation (of about 10%). It was also found that, in a range of the cooling rate of about 0.5 and 10 ºC/s, the Sn-4 wt% Zn solder alloy has lower variation of the tensile strength (31 to 32 MPa) and elongation than the Sn-12 wt% Zn solder alloy (29 to 33 MPa).
O desenvolvimento de solda sem chumbo tem sido uma tarefa árdua para cientistas de materiais pelas preocupações com a saúde e com o meio ambiente devido ao conteúdo de chumbo das soldas convencionais. O objetivo do presente trabalho é investigar a influência dos parâmetros da microestrutura dendrítica nas propriedades mecânicas das ligas sem chumbo: Sn-4 e 12%p Zn. Amostras das ligas em estudo foram obtidas por experimentos de solidificação conduzidos em um aparato que proporciona uma solidificação unidirecional vertical ascendente refrigerado à água (25 °C ±2°C), o qual garante a extração de calor apenas pela base do lingote em regime transitório de extração de calor. Os resultados experimentais permitiram estabelecer correlações entre parâmetros térmicos e espaçamentos dendríticos secundários com a resistência à tração e alongamento. Conclui-se dos resultados experimentais que o alongamento específico mostra-se significantemente melhorado (em torno de 10%) com o refino microestrutural para ambas as ligas. Encontrou-se também que em taxas de resfriamento na faixa entre 0,5 e 10 ºC/s, a liga Sn-4%p Zn é aquela que apresenta a menor variação entre limites de resistência à tração (31 a 32 MPa) e alongamento que a liga Sn-12%p Zn (29 a 33 MPa).
Subject: liga de solda de Sn-Zn livre de chumbo
propriedades mecânicas
espaçamento dendrítico
parâmetros térmicos de solidificação
Sn-Zn lead-free solder alloy
mechanical properties
dendrite arm spacings
solidification thermal parameters
Editor: Rede Latino-Americana de Materiais
Rights: aberto
Identifier DOI: 10.1590/S1517-70762009000200001
Address: http://dx.doi.org/10.1590/S1517-70762009000200001
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1517-70762009000200001
Date Issue: 1-Aug-2009
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