Characteristics of Sn-Zn Cast Alloys with the Addition of Ag and Cu

• Autorzy: Gancarz T. , Pstruś J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0280

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka odlanych stopów Sn-Zn z dodatkiem Ag i Cu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this work was to study the effects of Ag and Cu on the thermal properties and microstructure of Sn-Zn-Ag-Cu cast alloys. Solders based on eutectic Sn-Zn containing 0.5 to 1.0 at.% of Ag and Cu were developed for wave soldering. DSC measurements were performed to determine the melting temperatures of the alloys. TMA and electrical resistivity measurements were performed between -50 and 150°C and between 30 and 150°C, respectively. Small precipitates of Cu₅Zn₈, CuZn₄, and AgZn₃ were observed in the microstructures, and their presence was confirmed by XRD measurements. The inclusion of Ag and Cu improved the electrical resistivity and increased the melting temperature, as well as the CTE, of the alloys. However, tests performed to measure the mechanical properties of the alloys demonstratedthat the addition of Ag and Cu caused the mechanical properties to decrease.

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu dodatku Ag i Cu na właściwości termiczne i mikrostrukturę stopów Sn-Zn-Ag-Cu. Stopy lutownicze na bazie eutektyki Sn-Zn zawierające od 0,5 do 1,0 % at. Ag oraz Cu zostały opracowane do lutowania falowego. Pomiary DSC wykonywano w celu określenia temperatury topnienia stopów. Badania współczynnika rozszerzalności liniowej przeprowadzono w temperaturach -50 i 150 °C, a oporu elektrycznego od 30 do 150 °C. W mikrostrukturze zaobserwowano drobne wydzielenia Cu₅Zn₈, CuZn₄ i AgZn₃, a ich obecność potwierdzono pomiarami XRD. Dodatek Ag i Cu do eutektyki SnZn obniża rezystywność elektryczną, a podnosi temperaturę topnienia oraz współczynnik rozszerzalności liniowej stopów. Przeprowadzone badania mechaniczne odlanych stopów wykazały, że dodanie Ag oraz Cu spowodowało obniżenie właściwości mechanicznych.

Słowa kluczowe

EN

Sn-Zn-Ag-Cu; CTE; electrical resistivity; lead-free solders; XRD; microstructure of cast alloys

PL

Sn-Zn-Ag-Cu; rezystancja; bezołowiowe lutowanie; XRD; mikrostruktura stopów odlewniczych

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 3A
• Strony: 1603--1607
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gancarz T.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, 25 Reymonta Str., 30-059 Krakow, Poland

autor

Pstruś J.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, 25 Reymonta Str., 30-059 Krak ow, Poland

Bibliografia

• [1] K. Suganuma, Curr. Opin. Solid. St. M. 5, 55-64 (2001).
• [2] W. R. Osório, L. C. Peixoto, L. R. Garcia, N. Mangelinck-Noël, A. Garcia, J. Alloy Compd. 572, 97-106 (2013).
• [3] M. F.M. Nazeri, A. A. Mohamad, J. Mater. Process. Tech. (2014), DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2014.12.018
• [4] M. Kitajima, T. Shono, Microelectron. Reliab. 45, 1208-1214 (2005).
• [5] K. Berent, P. Fima, J. Pstrus, T. Gancarz, J. Mater. Eng. Perform. 23, 1630-1633 (2014).
• [6] J. -M. Song, P. -C. Liu, C. -L. Snih, K. -L. Lin, J. Electron. Mater. 34, 1249-1254 (2005).
• [7] J. -M. Song, T. -S. Lui, G. -F. Lan, L. -H. Chen, J. Alloy Compd. 379, 233-239 (2004).
• [8] K. -L. Lin, H. -M. Hsu, J. Electron. Mater. 30, 1068-1072 (2001).
• [9] S. -P. Yu, M. C. Wang, M. -H. Hon, J. Mater. Res. 16, 76-82 (2001).
• [10] Y. -S. Kim, K. -S. Kim, C. W. Hwang, K. Suganuma, J. Alloy Compd. 352, 237-245 (2003).
• [11] T. Gancarz, P. Fima, J. Pstrus, J. Mater. Eng. Perform. 23, 1524-1529 (2014).
• [12] M. McCormack, S. Jin, J. Electron. Mater. 23, 715-720 (1994).
• [13] J. -M. Song, N. -S. Liu, K. -L. Lin, Mater. Trans. 45, 776-782 (2004).
• [14] C. -Y. Chou, S. -W. Chen, Acta Mater. 54, 2393-2400 (2006).
• [15] P. Fima, J. Pstrus, T. Gancarz, J. Mater. Eng. Perform. 23, 1530-1535 (2014).
• [16] M. -I. Huang, Y. -Z. Huang, H. -T. Ma, J. Zhao, J. Electron. Mater. 40, 315-323 (2011).
• [17] K. -L. Lin, L. -H. Wen and T. -P. Liu, J. Electron. Mater. 27, 97-105 (1998).
• [18] T. -K. Yeh, K. -L. Lin and B. Salam, Solder. Surf. Mt. Tech. 21, 19-23 (2009).
• [19] S. -K. Das, A. Sharif, Y. -C. Chan, N. -B. Wong, W. K. -C. Yung, J. Alloy Compd. 481, 167-172 (2009).
• [20] L. Zhang, S. -B. Xue, Li-li Gao, Z. Sheng, H. Ye, Z. -X. Xiao, G. Zeng, Y. Chen, S. -L. Yu, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 21, 1 (2010).
• [21] T. Gancarz, J. Pstrus, P. Fima, S. Mosińska, J. Alloy Compd. 582, 313-322 (2014).
• [22] Y. -C. Huang, S. -W. Chen, C. -Y. Chou, W. Gierlotka, J. Alloy Compd. 477, 283-290 (2009).
• [23] J. -E. Lee, K. -S. Kim, M. Isnoue, J. Jiang, K. Suganuma, J. Alloy Compd. 454, 310-320 (2008).
• [24] C. -W. Hwang, K. -S.Kim and K. Suganuma, J. Electron. Mater. 32, 1249-1256 (2003).
• [25] K. -I. Chen, S. -Ch. Cheng, S. Wu, K. -L. Lin, J. Alloy Compd. 416, 98–105 (2006).
• [26] V. Raghavan, J. Phase Equilib. Diff. 28, 183–188 (2007).

Uwagi

EN

This work was financed under the framework of the projects POIG.01.01.02-00-015/09 and POIG.02.01.00-12-175/09, which were co-funded by the European Regional Development Fund (ERDF) and the Government of Poland under the Innovative Economy Program