Caracterización de uniones libres de Pb (lead-free) Ni/Sn-In y Ni/Sn-Bi obtenidas por TLPB

M. GIANNINI; S. SOMMADOSSI

Santa Fé

Congreso; SAM-CONAMET/IBEROMAT/MATERIA 2014 - Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales. 21?24.10.2014, Santa Fé, ARGENTINA.; 2014

Universidad Nacional de Litoral

SAM-CONAMET/IBEROMAT/MATERIA 2014 - Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales. 21?24.10.2014, Santa Fé, ARGENTINA. Caracterización de uniones libres de Pb (lead-free) Ni/Sn-In y Ni/Sn-Bi obtenidas por TLPB Martín GIANNINI, Dra. Silvana A. SOMMADOSSI Grupo de Caracterización de Materiales Facultad de Ingeniería Universidad Nacional del Comahue Buenos Aires 1400 8300 Neuquén Capital ? Neuquén Argentina La tendencia hacia un uso sustentable de los recursos naturales y disminución de la contaminación ha sido el desafío emprendido mundialmente en los últimos 50 años. En particular, la sustitución de Pb en los desechos electrónicos, requiere de la búsqueda de nuevas aleaciones y la evaluación de nuevos métodos de unión. En el presente trabajo, las aleaciones en base a Sn de In y Bi son estudiadas para formar uniones estables con Ni como sustrato por el método TLPB. Las aleaciones Sn-52In y Sn-39Bi (at.%), en sus composiciones eutécticas, en contacto con Ni se estudian a 300 y 400 ºC. La identificación y caracterización de las uniones obtenidas se realiza aplicando técnicas metalográficas, utilizando microscopía óptica y electrónica. En ambos sistemas se obtuvieron uniones formadas por capas intermetálicas (CIs). En Ni/Sn-39Bi se desarrolló sustancialmente Ni3Sn4 con morfología facetada y crecimiento de tipo parabólico y mixto a 300 y 400 ºC, respectivamente. El Bi no tuvo participación en la formación de CIs y se enriqueció en la aleación de unión remanente. Solo en casos especiales se evidenció la presencia de Ni3Sn2, NiBi y NiBi3. En Ni/Sn-In, desarrolló a 300 y a 400 °C 3 CIs que crecieron con morfología de agujetas y de manera secuencial. Sus composiciones promedio fueron de Ni30In21Sn49, Ni33In31Sn37, Ni49In21Sn30 (at.%), las cuales requieren XRD para ser fehacientemente identificadas ya que no existen diagramas de equilibrio ternarios. La cinética de crecimiento fue parabólica, salvo a 400ºC para la capa más rica en Ni ya que ésta cambia de lineal a parabólica. La velocidad de crecimiento de las CIs en Ni/Sn-52In resultaron en general ser mucho mayor que en Ni/Sn-39 Bi a todas las temperaturas. La microdureza Vikers medida arrojó para Ni3Sn4 valores entre 296-437 HV 0.01 y para las CIs de Ni/Sn-52 In entre 300-900 HV 0.01. Palabras clave: Ni/Sn-39 %at Bi; Ni/Sn-52 %at In; TLPB; capa intermetálica. Abstract The trend towards sustainable use of natural resources and reduction of pollution has been the challenge undertaken worldwide in the last 50 years. In particular, the substitution of Pb in electronic waste requires the search of new alloys and evaluation of new methods of joining. In this paper, Sn-based alloys of In and Bi are studied to form stable joining with Ni as a substrate by the method TLPB. Sn-In and Sn-Bi alloys in their eutectic compositions in contact with Ni are studied at 300 and 400 ºC. Identification and characterization of the joints are made by applying metallographic techniques using optical and electron microscopy. Both systems were stable unions formed by intermetallic phases. Ni/Sn-39 at% Bi develop Ni3Sn4 intermetallic layer so as to 300 to 400 ºC. It layer has faceted morphology and parabolic grown. Bi did not participate in the formation of intermetallic layer and its concentration grown in the bonding alloy. Ni/Sn-52 at% In system develop three intermetallic layers which grown sequentially, one after the other. Every of them has ternary composition and thin stick morphology. The Vickers hardness testing indicated values between 296-437 HV 0.01 for Ni3Sn4 and between 300-900 HV 0.01 for the intermetallic phases of Ni/Sn-52 at% In system. Key words: Ni/Sn-39 %at Bi; Ni/Sn-52 %at In; TLPB; intermetallic layers