Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Silver matrix composites consolidated and hot extruded from ball milled powders strengthened with different types of graphene platelets

Dutkiewicz J., Ozga P., Pstruś J., Maziarz W., Grzegorek J.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 4

207--211

EN

Silver matrix composites containing 1÷2% graphene platelets of various thicknesses were uniaxially hot pressed at 480°C in vacuum from powders ball milled for 5 hours. Two kinds of graphene nanoplatelets were added: (i) - nanoflakes (FLRGO) of a thickness 2÷4 nm, which led to a higher hardness (35÷49 HV) and slightly lower electrical resistivity of the composites, than that of pure hot pressed Ag and (ii) - nanographite platelets (N006) 10÷20 nm thick as confirmed by electron microscopy, which caused a similar increase in hardness up to 34÷45 HV and about a 40% higher electrical resistivity than that of pure hot pressed Ag. SEM studies showed a more homogeneous microstructure of the composites with the FLRGO graphene additions. TEM studies confirmed refinement of the thickness and lateral size of the graphene particles after milling and hot compaction down to a few nm manifested by diffused electron diffraction. The hot extrusion of hot pressed composites with FLRGO platelets caused the growth of graphene platelets and coagulation of the platelets, which contributed to a higher hardness and electrical resistivity.

PL

Kompozyty na osnowie srebra z dodatkiem płytek grafenowych o różnej grubości zostały wykonane poprzez jednoosiowe prasowanie w temperaturze 480°C z proszków mielonych 5 godzin w młynkach kulowych. Zastosowano dwa rodzaje płytek grafenowych: (i) nanopłatki FLRGO z firmy Nanomaterials o grubości 2÷4 nm, które powodowały wzrost twardości kompozytów na osnowie srebra, do wielkości 35÷49 HV i nieznaczny spadek oporności w stosunku do czystego prasowanego z proszku srebra oraz (ii) płytki nanografitu N006, których dodatek w ilości 2% wag. potwierdzono za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej i elektronowej z firmy Angstron Materials o grubości płytek 10÷20 nm, powodował wzrost twardości do 34÷45 HV i oporności elektrycznej o około 40% w stosunku do czystego prasowanego z proszku srebra. Badania mikrostruktury metodami SEM wykazały występowanie bardziej jednorodnej mikrostruktury w kompozytach zawierających płytki grafenowe FLRGO. Badania TEM wykazały rozdrobnienie płytek N006 po mieleniu i prasowaniu, co powodowało silne rozmycie refleksów 002 grafenu w związku ze zmniejszeniem wielkości cząstek w płytkach do kilku nm. Prasowanie na gorąco spowodowało z kolei wzrost wielkości cząstek w płytkach i koagulację płytek, co wpłynęło na wzrost twardości i oporności elektrycznej.

2

Influence of Zinc on the Surface Tension, Density and Molar Volume of (Ag-Sn)eut +Zn Liquid Alloys

Gąsior W., Pstruś J., Moser Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 1

361--368

EN

The dilatometric and maximum bubble pressure methods were applied for the measurements of the density and surface tension of liquid (Ag-Sn)eut +Zn lead-free solders. The experiments were carried out in the temperature range from 515 to 1223 K for the alloys of the zinc concentration equaling 0.01, 0.02, 0.04, 0.05, 0.1 and 0.2 of the mole fraction. It was found that the temperature dependence of both the density and the surface tension could be thought as linear, so they were interpreted by straight line equations. The experimental data of the molar volume of the investigated alloys were described by the polynomial dependent on the composition and temperature. Calculations of the surface tension by Butler’s equation were conducted and confronted with the experimental data. Some significant deviations between the experimental and the calculated surface tension were observed. They reached almost 40 mNm-1. The observed changes of the density and surface tension caused by the zinc addition to the Ag-Sn eutectic were discussed with the consideration of the thermodynamic properties and the influence of a small quantity of impurities in a protective gas atmosphere.

3

Copper matrix composites strengthened with carbon nanotubes or graphene platelets prepared by ball milling and vacuum hot pressing

Stolarska J., Dutkiewicz J., Maziarz W., Pstruś J., Wójcik A., Ozga P.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 3

174--180

EN

In this study copper matrix composites with two types of additions i.e. graphene platelets in the amount of 1÷2 wt.% or multiwall carbon nanotubes in the amount of 1÷3 wt.% were studied. Two types of graphene platelets were applied: of a fine thickness of 2÷4 nm and coarser of a 10÷20 nm plate thickness. The addition of finer graphene platelets to copper causes less strengthening, but smaller electrical resistivity, while the addition of MWCNTs causes an increase in hardness in comparison to graphene platelets and slightly higher resistivity growing with the amount of nanotubes. SEM and TEM studies allowed to determine that carbon nanotubes and copper grain size are refined during milling which does not change after consolidation. In the samples with graphene, a more homogeneous distribution of platelets was observed in the case of fine graphene, while platelet conglomerates in the case of coarser graphene tend to occur after the consolidation process at the copper particle boundaries.

PL

W niniejszej pracy opracowano sposób wytworzenia kompozytów na osnowie miedzi, wzmacnianych różnymi typami węgla, tj. wielościennymi nanorurkami węglowymi w ilości 1÷3% obj. oraz płatkami grafenowymi w ilości 1÷2% wag. Wytypowano dwa rodzaje płytek grafenowych dostępnych komercyjnie pod nazwą: N006 o grubości 10÷20 mm oraz cieńsze FL-RGO o grubości 2÷4 mm. Dodawanie drobniejszych płatków grafenowych do miedzi powoduje mniejsze umocnienie i mniejszy opór elektryczny, natomiast dodanie wielościennych nanorurek węglowych (MWCNTs) powoduje wzrost twardości w porównaniu do płatków grafenu i niewiele większą oporność wzrastającą wraz z ilością nanorurek. Badania na skaningowym mikroskopie elektronowym SEM oraz transmisyjnym mikroskopie elektronowym TEM pozwoliły ustalić, że mieszanina MWCNTs oraz proszku miedzi podczas mielenia w młynie kulowym zmienia się, tworząc najpierw duże konglomeraty, a po 32 godzinach mniejsze ziarna miedzi oraz rozdrobnione nanorurki. Ponadto analiza badań ze spektroskopii Ramanowskiej ujawniła, że nanorurki węglowe ulegają pewnego rodzaju deformacji, zwiększając tym samym stopień zdefektowania. W kompozytach z dodatkiem grafenu stwierdzono bardziej jednorodny rozkład płatków w ziarnach miedzi w przypadku drobnego grafenu, podczas gdy w przypadku grubszych płatków grafenu tworzą się konglomeraty, które po procesie konsolidacji występują na granicach cząstek proszku miedzi.

4

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

Gancarz T., Pstruś J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

1603--1607

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.

5

Badania właściwości stopów lutowniczych na bazie eutektyki Zn-Al z dodatkiem miedzi

Mosińska S., Lange A., Pstruś J., Gancarz T.

Przegląd Spawalnictwa

|

2013

|

R. 85, nr 9

35--38

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań lutu bezołowiowego do lutowania miękkiego wysokotemperaturowego z przeznaczeniem do lutowania płomieniowego stopów mosiężnych i aluminiowych. Opracowano stop na osnowie eutektyki Zn-Al i badano wpływ dodatku 0,5; 1,0; 1,5 at. % Cu. Przeprowadzono wytop stopów o założonym składzie na podstawie danych literaturowych, a także układów fazowych dwu- i trójskładnikowych. Wykonano pomiary rozpływności i zwilżalności (temperatura 500OC, topnik Eurotop Al700) oraz badania mikrostruktury złączy lutowanych.

EN

The paper presents the results of lead-free solder properties for high-temperature soldering. The aim of study was to determine the physicochemical properties of new high temperature lead free solder based on eutectic Zn-Al alloy with additions of 0.5, 1.0, 1.5 wt.% Cu. Wettability on copper and aluminum substrates was studied in order to assess solder-substrate compatibility (temperature: 500°C, flux: Eurotop Al700).

6

Influence of the reforging degree on the annihilation of the segregation defects in the massive forging ingots

Kowalski J., Pstruś J., Pawlak S., Kostrzewa M., Martynowski R., Wołczyński W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 4

1029-1029

EN

The structural zones of the forging ingot have been distinguished. Some segregation defects within these zones have been described. An observation of the defects has been carried out with the use of scanning microscopy and scanning acoustic microscopy. Some defects revealed by the scanning acoustic microscopy have been subjected to the 3D computer visualization. A difference between localization and difference between morphology of carbides precipitated in the columnar structure and equiaxed structure has been shown. A given ingot was subjected to the plastic deformation with different reforging degree. The samples were taken from different segments of the reforged ingot. A density was determined for each ingot segment. A degree of consolidation was determined after ingot reforging. Once again the scanning acoustic microscopy was applied to determine the annihilation of the segregation defects in the forging ingot structure. A new definition of the consolidation factor after the reforging has been proposed.

PL

Wyrózniono strefy strukturalne we wlewku kuziennym. Opisano defekty segregacyjne w wyróżnionych obszarach jego struktury. Przeprowadzono obserwacje defektów z użyciem mikroskopu skaningowego oraz ultradźwiękowego. Dokonano trójwymiarowej komputerowej wizualizacji defektów odkrytych mikroskopem ultradźwiękowym. Pokazano róznice w lokalizacji i morfologii weglików wydzielonych w strukturze kolumnowej oraz w strukturze równoosiowej. Wybrany wlewek kuzienny poddano przeróbce plastycznej z róznymi stopniami przekucia. Pobrano próbki materiału z poszczególnych segmentów przekutego wlewka. Oceniono gęstość materiału w badanych segmentach wlewka. Oceniono stopień zagęszczenia materiału w wyniku przekucia. Ponownie użyto mikroskopu ultradźwiękowego aby ocenić zanik defektów segregacyjnych w strukturze wlewka kuziennego. Zaproponowano nowa definicję wskaźnika zageszczenia wlewka po przekuciu.

7

Wpływ dodatków indu do stopów SnZnBi na właściwości zwilżające podłoży stosowanych w elektronice

Bukat K., Sitek J., Moser Z., Gąsior W., Kościelski M., Pstruś J.

Przegląd Spawalnictwa

|

2010

|

R. 82, nr 9

36-40

PL

Kontynuacja badań nad stopami SnZnBi, prowadzonych przez IMIM PAN, ITR i IMN w ramach sieci naukowej "Zaawansowane materiały lutownicze" miała na celu poprawę zwilżalności tych stopów przez dodatek indu, jak również wytypowanie optymalnego topnika i odpowiedniego podłoża do zastosowań przemysłowych. W wyniku badań stwierdzono, że dodatek indu wpływa korzystnie na napięcie powierzchniowe i międzyfazowe w porównaniu ze stopem SnZnBi, obniżając wartości obu napięć. Dodatek indu do stopu SnZnBi nie poprawia znacząco zwilżania miedzi, natomiast zasadniczo poprawia zwilżalność powłok finalnych nakładanych na płytki drukowane: cyny immersyjnej oraz SnCu. Otrzymane wyniki zwilżalności, wyrażone kątami zwilżania, są niższe niż dla bezołowiowych stopów SAC.

EN

The purpose of continuation of investigations of SnZnBi alloys, carried on IMIM PAN, ITR and IMN within the scientific network "Advanced soldering materials", was improvement of wettability of those alloys through indium additive as well as selection of an optimum fluxing agent and a proper substrate for industrial uses. In our tests we found that indium additive advantageously affected surface tension and interfacial tension in comparison with SnZnBi alloy, i.e. it reduced values of both tensions. Indium additive to SnZnBi alloy does not significantly improve wetting of copper, whereas it substantially improves wetting of finished coatings coated on printed boards: immersion tin and SnCu. Obtained results of wettability, expressed with wetting angles, are lower than those for lead-free SAC alloys.

8

Właściwości zwilżające lutów In-Sn, Sn-Ag-In i Sn-Ag-Cu-In

Moser Z., Gąsior W., Bukat K., Fima P., Sitek J., Pstruś J.

Przegląd Spawalnictwa

|

2010

|

R. 82, nr 9

29-35

PL

W latach 2001-2009 r. realizowano cykl badań nad właściwościami zwilżającymi stopów In-Sn, Sn-Ag-In i Sn-Ag-Cu-In na podkładkach z miedzi, stosując takie metody, jak pomiar napięcia powierzchniowego metodą maksymalnego ciśnienia w pęcherzyku gazowym, gęstości techniką dylatometryczną, napięcia powierzchniowego, napięcia międzyfazowego, siły i czasu zwilżania metodą meniskograficzną. Metodą leżącej kropli wyznaczona została zależność kąta zwilżania od czasu dla podłoża Cu i lutu Sn-Ag-Cu-In. Stwierdzono, że kąt zwilżania zmniejsza swoją wartość z czasem, a największa zmiana następuje w pierwszych kilkunastu sekundach po roztopieniu lutu. Kąt zwilżania mierzony po kilku sekundach metodą leżącej kropli jest bliski wyznaczonemu z metodą meniskograficzną w oparciu o pomiary napięcia międzyfazowego oraz siły zwilżania. Nie stwierdzono wyraźnej zależności stężeniowej napięcia powierzchniowego oraz gęstości od zawartości In w stopach, co można tłumaczyć bardzo zbliżonymi właściwościami fizycznymi cyny i indu.

EN

The wetting properties of In-Sn, Sn-Ag-In and Sn-Ag-Cu-In on Cu substrates were carried out in years 2001 to 2009, using the measurements of surface tension with the maximum bubble pressure method, density with the dilatometric technique, surface and interfacial tension, wetting force and wetting time with the meniscographic method (wetting balance). The dependence of contact angle on time was measured between the Cu substrate and Sn-Ag-Cu-In solder. It was found that the initial contact angle obtained from the sessile drop method was comparable with that calculated based on the interfacial tension and wetting force (meniscographic investigations). No distinct dependence of surface tension and density on In concentration was observed due to similar values of the mentioned properties of Sn and In. A positive influence of In on the wettability of Sn-Ag-Cu-In alloys manifested itself by the decrease of contact angle.

9

Trends in wettability studies of Pb-free solders. Basic and application. Part I. Surface tension and density measurements of Sn-Zn- and Sn-Zn-Bi-Sb alloys. Experiment vs. modelling

Moser Z., Gąsior W., Bukat K., Pstruś J., Sitek J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 4

1055-1063

EN

Surface tension and density measurements by maximum bubble pressure and dilatometric techniques were carried out in an extensive rangę of temperaturę on liąuid alloys close to binary eutectic Sn-Zn composition with smali Bi and Sb additions. It has been found that the addition of Bi and Sb decreases the surface tension and density. The values of the surface tension were also calculated by the Butler model using ADAMIS database from Tohoku University and this of COST 531 program for excess Gibbs energies of liąuid components. For modeling, surface tension and density of pure components from SURDAT database were accepted . Calculated surface tension is close to experimental results. Values at 523 K were compared with results from meniscographic/wetting balance studies undertaken in cooperation with industrial institutes in the frame of net-work: "Advanced soldering materials" financed by Polish sources 2006/2007. The main aim of these joint studies combining basie research with application is to search for substitute materials of traditional solders based on Sn-Pb eutectics and to propose the metric of wettability suitable for different Pb-free materials.

PL

Pomiary napięcia powierzchniowego i gęstości zostały wykonane w znacznym zakresie temperatur dla ciekłych stopów o składzie bliskim eutektyki Sn-Zn z małymi dodatkami Bi i Sb metodą maksymalnego ciśnienia w pcherzykach gazowych i techniką dylatometryczną. Wykazano, że dodatek Bi i Sb obniża napięcie powierzchniowe i gęstość. Przeprowadzono również obliczenia napięcia powierzchniowego za pomocą modelu Butlera używając danych resztkowych energii Gibbsa ciekłych składników z bazy danych ADAMIS z Uniwersytetu w Tohoku oraz z programu COST 531. Dla modelowania, wielkości napięcia powierzchniowego i gęstości czystych składników zostały zaczerpnięte z bazy danych SURDAT. Obliczone wielkości napięcia powierzchniowego są bliskie danym doświadczalnym. Wartości napięcia powierzchniowego w 523 K zostały porównane z wynikami meniskograficznymi w ramach współpracy z instytutami przemysłowymi w sieci: „Zaawansowane materiały lutownicze" finansowanej przez Polską stronę.

10

Trends in wettability studies df Pb-free solders. Basic and application. Part II. Relation between surface tension, interfacial tension and wertability of lead-free Sn-Zn and Sn-Bi-Sb alloys

Bukat K., Moser Z., Gąsior W., Sitek J., Kościelski M., Pstruś J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 4

1065-1074

EN

The surface tension of a mol ten alloy plays an important role in determining the wetting behavior of solders. The systematic measurements of surface tension by the maximum bubble pressure method, in Ar + H2 atmosphere, were performed at the Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences in Kraków (IMIM PAS). In parallel, the surface tension and interfacial tension were measured by the Miyazaki method, using wetting balance techniąue, in air and in N2 atmospheres, at the Tele and Radio Research Institute (ITR) in Warsaw. Both of these methods were used for a comparative analysis of the Sn-Zn and Sn-Zn-Bi-Sb alloys manufactured by Institute of Non-Ferrous Metal in Gliwice (INMET INM). The authors would like to know how the addition of Bi and Sb elements to the eutectic Sn-Zn alloy influences the changes of the surface tension and wettability on copper substrate. It has been found that addition of Bi and Sb to the Sn-Zn alloy decreases surface tension. A morę evident decreasing tendency of surface tension was noted in wetting balance(meniscographic) measurements, especially of an interfacial tension measured in presence of a flux. The results of the surface tension from both methods are comparable. Strong interaction between Bi and Sb elements in the Sn-Zn-Bi-Sb alloys was demonstrated by variance analysis (ANOVA). The wettability results of investigated zinc alloys on Cu substrate were unexpected: the better wettability of eutectic Sn-Zn alloy than this modified by addition of Bi and Sb Sn-Zn was obtained. It appeared therefore that modified Sn-Zn-Bi-Sb solders were useless for soldering from technological point of view. So, the next wettability investigation will concentrate on new Sn-Zn-Bi alloy compositions with smali amount of Zn. The surface tension of this alloy is not known.

PL

Napięcie powierzchniowe ciekłych stopów odgrywa ważną rolę w zwilżalności lutowi. Systematyczne badania napięcia powierzchniowego za pomocą metody maksymalnego ciśnienia w pęcherzykach gazowych w atmosferze argonu z wodorem zostały przeprowadzone w Instytucie Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk (IMIM PAN) w Krakowie. Równolegle prowadzono pomiary napięcia powierzchniowego i napięcia międzyfazowego za pomocą metody Miyazaki techniką meniskograficzną w powietrzu i w atmosferze azotu w instytucie Tele i Radiotechnicznym w Warszawie. Wyniki z obu instytutów zostały porównane dla stopów Sn-Zn i Sn-Zn-Bi-Sb wykonanych w Instytucie Metali Nieżelaznych w Gliwicach (INMET IMN). Celem tych badań było wykazanie w jakim stopniu dodatki Bi i Sb do eutektyki Sn-Zn wpływają na zmiany napięcia powierzchniowego i zwilżalności na podkładach z miedzi. Wykazano, że dodatki Bi i Sb do stopów Sn-Zn obniżają napięcie powierzchniowe. Znacznie wyraźniejszą tendencję obniżania napięcia powierzchniowego zanotowano w pomiarach meniskograficznych, a w szczególności w napięciu międzyfazowym z użyciem topnika. Wyniki napięcia powierzchniowego z obu metod są porównywalne.

11

SURDAT - baza danych właściwości fizycznych lutowi bezołowiowych

Dębski A., Moser Z., Gąsior W., Pstruś J.

Przegląd Spawalnictwa

|

2007

|

R. 79, nr 9

41-44

PL

Wyniki prowadzonych od szeregu lat badań napięcia powierzchniowego metodą maksymalnego ciśnienia w pęcherzykach gazowych oraz gęstości metodą dylatometryczną dla czystych metali, układów dwu- i wieloskładnikowych zostały wykorzystane do stworzenia bazy danych SURDAT materiałów dla lutowi bezołowiowych. Baza danych umożliwia także porównanie eksperymentalnych danych napięcia powierzchniowego z wartościami obliczonymi z zależności Butler'a oraz istniejącymi w literaturze danymi innych autorów, co zostanie zaprezentowane na przykładzie ciekłych stopów Ag-Cu-Sn. Baza danych SURDAT jest bezpłatna i jest dostępna na stronie internetowej www.imim.pl.

EN

Experimental studies of surface tension and density by the maximum bubble pressure method and dilatometric technique were undertaken and the accumulated data for liquid pure components, binary and multicomponent alloys were used to create the SURDAT database for the Pb-free soldering materials. The data base enabled also to compare the experimental results with those obtained by the Butler model and with the existing literature data. This comparison has been extended by including the experimental data of Ag-Cu-Sn alloys. SURDAT database is free of charge and is available on website www.imim.pl.

12

Surface tension and density measurements of liquid Sn-Zn alloys. Experiment vs. SURDATdatabase of Pb-free solders

Pstruś J., Moser Z., Gąsior W., Dębski A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 3

335-343

EN

Surface tension and density of pure liquid Zn and liquid Sn-Zn alloys were measured by the maximum bubble pressure method and dilatometric technique. Measurements were undertaken at the wide range of temperature and concentrations and introduced into SURDAT database. Electronic version of the SURDAT database enables graphical presentations of the temperature dependencies of surface tension and density, isotherms of both properties and isotherm of molar volume. Experimental data of surface tension were compared with the calculations using B u t l e r ’ s method.

PL

Pomiary napięcia powierzchniowego i gęstości ciekłego cynku i ciekłych stopów Sn-Zn zostały przeprowadzone metodą maksymalnego ciśnienia w pęcherzykach gazu i techniką dylatometryczną. Pomiary wykonano w szerokim zakresie temperatur i stężeń badanych stopów wprowadzono do bazy SURDAT. Elektroniczna wersja tej bazy umożliwia graficzną prezentację temperaturowej zależnosci napięcia powierzchniowego i gęstości oraz w formie izoterm, jak również izotermy objetości molowej. Doświadczalne wartości napięcia powierzchniowego zostały porównane z obliczeniami modelem B u t l e r ’ a.

13

Electrical and mechanical studies of the Sn-Ag-Cu-Bi and Sn-Ag-Cu-Bi-Sb lead free soldering materials

Kisiel R., Gąsior W., Moser Z., Pstruś J., Bukat K., Sitek J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 4

1065-1071

EN

The electrical resistivity and the tensile strength of two near ternary eutectic Sn-Ag-Cu and four solder alloys close to ternary eutectic Sn-Ag-Cu with different Bi content as well as eight Sn- Ag-Cu-Bi with different Sb content in the form of wires were investigated. The four-probe technique was used for electrical parameters measurements. Equipment of the author’s own construction for the tensile strength measurement was applied. It was found that the additions of Bi and Sb to Sn-Ag-Cu near eutectic alloys increase the resistivity and the tensile strength and that the reistivity of the Sn-Ag-Cu-Bi and Sn-Ag-Cu-Bi-Sb alloys is comparable with those of Pb-Sn solders for the bismuth and antimony content of about 3 atomic percent.

14

Measurements of the surface tension and density of TIN based Sn-Ag-Cu-Sb liquid alloys

Gąsior W., Moser Z., Pstruś J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2004

|

Vol. 49, iss. 1

155-167

EN

The maximum bubble pressure method for the determination of the surface tension and dilatometric technique for density measurements were applied in the studies of liquid quaternary Sn-Ag-Cu-Sb alloys close to the ternary eutectic (Sn-Ag-Cu). The investigations of the density were conducted in the temperature range from 513 K to 1186 K and these of the surface tension from 513K to 1177 K. The experiments were carried out for the liquid alloy of composition close to the ternary eutectic (Sn3.3Ag0.76Cu) and for four quaternary liquid alloys (Sn-3.3Ag-0.76Cu) + Sb alloys (Xsb = 0.03, 0.06, 0.09, 0.12 molar fractions). It has been found that both surface tension and density show linear dependence on temperature. The relations describing the dependence of the surface tension and density on concentration were determined. The surface tension, density and molar volume isotherms calculated at 673 K and 1273 K have shown that the antimony addition to the ternary alloy (Sn-3.3Ag-0.76Cu) decreases the surface tension and the density while increase of the molar volume is observed. The maximal decrease of surface tension is slightly higher than 50 mN/m and that for density is about 0.15 g*cm3. The observed increase of molar volume is about 2.5 cm3 at the maximal Sb addition equal to 0.12 mole fraction.

PL

Stosując metodę maksymalnego cisnienia w pecherzykach gazowych dla pomiaru napięcia powierzchniowego oraz technikę dylatometryczna dla pomiaru gęstości wykonano badania dla ciekłych stopów czteroskładniokowych Sn-Ag-Cu-Sb bliskich eutektyce potrójnej Sn-Ag-Cu. Pomiary gestości przeprowadzono z wakresie temperatur 513K do 1186K, a dla napięcia powierzchniowego od 513 K do 1177K. pomiary wykomano dla ciekłych stopów o składzie wyjsciowym (Sn-3.3Ag-0.76Cu) i dla czterech stopów (Sn-3.3Ag-0.76Cu) + Sb (XSB=0.03, 0.06, 0.09 i 0.12 ułamka molowego). W pracy wykazano, że zarówno napięcie powierzchniowe jak i gestość cechują sie liniowa zależnościa od temperatury. Wyznaczono także zalezności napięcia powierzchniowego od stężenia. Izotermy napięcia powierzchniowego, gestości i objetości molowej obliczone dla temperatur 673 K i 1273 K wykazały, ze dodatek antymonu do stopu (Sn-3.3Ag-0.76Cu) obniża napiecie powierzchniowe i gęstość natomast podwyższa objetość molowa. Maksymalne obniżenie napiecia powierzchniowego jest nieco wyzsze od 50mN/m, a dla gestości wynosi około 0.15g/cm3. Wzrost objetości molowej wynosi ok. 2.5 cm3 przy maksymalnym dodatku antymonu 0.12 ułamka molowego.

15

Density and molar volume of Al-Li-Mg solid alloys

Gąsior W., Moser Z., Pstruś J.

Archives of Metallurgy

|

2003

|

Vol. 48, iss. 4

497-505

EN

Using the dilatometric method the densities of the solid Al-Li-Mg alloys were measured for two constant values of t=0.85 and 0.95 and for li concentrations changing from 0 to 0.25 mole fraction. The experiments were carried out in the temperature ranges: 293-818K and 293-718K for t=0.05 and 0.15, respectively. The temerature dependences of density were described by the parabolic equation of the form y=a+bT+cT2. The parameters a, b and c were calculated using the least squares method. It was found that the density isoterms for t=0.95 show slight nagative from the linear behaviour, while for t=0.85 an almost linear change is observed when plotting the density from Al-Mg alloys to pure Li density. The molar volume isotherms of Al-Li-Mg solid alloys calculated at the same temperatures as for the density are characterised by slow decreasing with the increase of Li content, except that calculated at 700K for t=0.85 showing an opposite trend.

PL

Stosując metodę dylatometryczną zmierzono gęstość stopów Al-Li-Mg dla stopów charakteryzujących się stałym stosunkiem aluminium do magnezu wynoszącym 0.95 oraz 0.85. Pomiary prowadzono dla stopów, w których stężenie litu zmieniało się od 0 do 0.25 ułamka molowego oraz w zakresie temperatur od 293-818K dla t=0.95 oraz od 293-718 dla t=0.85. Zmiany gęstości z temeraturą zostały opisane zależnościami parabolicznymi postaci y=a+bT+cT2 a parametry a, b i c zostały wyliczone metodą najmniejszych kwadratów. Obliczone izotermy gęstości w 293K oraz 800K dla t=0.95 oraz w 293K dla t=0.85 charakteryzują się słabym ujemnym odstępstwem od zmiany liniowej między gęstością stopu dwuskładnikowego Al-Mg i gęstością Li.Natomiast, wyznaczone w tych samych temperaturach izotermy objętości molowej pokazują nieznaczny spadek z zawartościa litu z wyjatkiem izotermy dla T=700K oraz t=0.85, która charakteryzuje się bardzo słabą wzrostową tendencją.

16

Badania bezołowiowych spoiw lutowniczych.

Gąsior W., Moser Z., Pstruś J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2002

|

R. 47, nr 9

427-432

PL

Przedstawiono wyniki badań niskosrebrowych, bezołowiowych spoiw metalicznych na osnowie cyny, które mają zastąpić eutektyczne lub okołoeutektyczne lutowia ołowiowo-cynkowe zgodnie z tym, że od 2007 r. Unia Europejska wprowadza całkowity zakaz używania ołowiu i kadmu we wszystkich materiałach. Badania dotyczą eutektyki 3,8 % wag. Ag-Sn z dodatkami Bi, Sb, Cu i In, które mają zaproponować nowy materiał lutowniczy o własnościach mechanicznych, elektrycznych, temperaturze topnienia i zwilżalności zbliżonych do stopów na bazie eutektyki Pb-Sn. Prace prowadzone są przy współpracy z Instytutem Metali Nieżelaznych w Gliwicach, Instytutem Tele- i Radiotechnicznym w Warszawie oraz Politechniką Warszawską (projekt finansowany przez KBN), zespołem prof. Ishidy z Tohoku University w Japonii oraz w ramach programu COST 531.

EN

The paper presents results of the investigation on low-silver, Pb-free soldering materials, which are to replace eutectic and near-eutectic Pb-Sn solders as since 2007 the European Union forbids the use of the materials containing Pb and Cd. The research refers to the Ag-Sn eutectic (3.8 wt.% Ag) with an addition of bismuth, antimony, indium or copper, and should result in a proposal of a new soldering material with the mechanical and electrical properties, melting temperature and wettability close to those of the traditional solder alloys based on the Pb-Sn eutectic. This study has been undertaken in cooperation with the Institute of Non-Ferrous Metals in Gliwice, Tele and Radio Research Institute in Warszawa. Warsaw University of Technology (project financed by the Polish State Committee for Scientific Research), Prof. Ishida group from Tohoku University in Japan, and in the framework of the COST 531 Program.

17

Lead-free soldering materials.

Moser Z., Gąsior W., Pstruś J.

Inżynieria Materiałowa

|

2002

|

R. XXIII, nr 2

65-69

EN

One of the trends in the studies on Pb-free solders is to correlate surface tension obtained both experimentaly and by modelling and wettability by means of Young-Dupre relation. In the previous studies surface tension has been measured with the maximum bubble pressure method for pure liquid components: Sn, Bi, In, Ag, Pb; for binary liquid alloys: Pb-Sn, Ag-Sn (the most promising candidate to replace Pb-Sn eutectic or near-eutectic alloys), Ag-In, In-Sn, Bi-Sn and for the eutectic Ag-Sn alloy with Zn, In, Bi or Cu additions (ternary systems). Surface tension measurements were performed in wide range of temperature, and the range of concentration depending upon the investigated system. For binary alloys measurements were performed in the entire concentration range, and only for small ternary additions to the eutectic (Sn-3,5 weight % Ag) alloys to confirm the change of the surface tension in relation to the binary eutectic. Recently, studies of the Ag-Sn-In and Ag-Sn-Bi ternary systems have been completed, and the influence of the Bi and In additions on the surface tension of (Sn-Ag)eut+(Bi, In) alloys has been discussed regarding the wetting tests.

PL

Jednym z kierunków badań nad bezołowiowymi materiałami do lutowania jest określanie korelacji pomiędzy napięciem powierzchniowym z pomiarów eksperymentalnych i z modelowania opartego o własności termodynamiczne rozpatrywanych stopów a zwilżalnością z wykorzystaniem zależności Younga-Dupre. W naszym Instytucie zostały przerowadzone pomiary napięcia powierzchniowego dla ciekłych metali: Sn, Bi, In, Ag, oraz Pb; dla ciekłych dwuskładnikowych stopów: Pb-Sn, Ag-Sn (najpoważniejszy kandydat do zastąpienia stopów Pb-Sn eutektycznych lub około-eutektycznych), Ag-In, In-Sn oraz Bi-Sn a także stopów (Ag-Sn)eut z dodatkami takich metali jak Zn, In, Bi oraz Cu. Pomiary napięcia powierzchniowego prowadzono w szerokim zakresie temperatury, a zakresy stężeń zależały od charakteru badanego układu. Dla stopów dwuskładnikowych badania prowadzono w całym zakresie stężeń, a w przypadku układów trójskładnikowych pomiary ograniczono do stopów zawierających niewielkie ilości cytowanych wcześniej dodatków metali do eutektyki dwuskładnikowej Ag-Sn. Celem tych badań było potwierdzenie zmian napięcia powierzchniowego w stosunku do eutektyki podwójnej Sn-Ag i skorelowanie go z temperaturą topnienia otrzymaną z odrębnych informacji pochodzących z wykresów fazowych. Dotychczas zostały zakończone badania dla dwóch trójskładnikowych stopów: Ag-Sn-In oraz Ag-Sn-Bi, w których przeanalizowano zmiany napięcia powierzchniowego związane z dodatkami indu lub bizmutu do dwuskładnikowej eutektyki Ag-Sn, a prezentowanymi w literaturze wynikami badań nad zwilżalnością.

18

Viscosity of the lead-tin liquid alloys

Gąsior W., Moser Z., Pstruś J., Kucharski M.

Archives of Metallurgy

|

2001

|

Vol. 46, iss. 1

23-32

EN

The capillary method was used in the measurements of the viscosity of the lead-tin liquid alloys.

PL

Stosując metodę kapilarną zmierzono lepkość ciekłych stopów ołów-cyna.