توسعه و مشخصه‌یابی لحیم بدون سرب قلع-روی تولید شده به روش اکستروژن تجمعی زاویه‌ای به‌عنوان جایگزین لحیم قلع-سرب تجاری

لحیم یوتکتیک قلع-روی به‌دلیل ارزان بودن، دمای ذوب مناسب و خواص مکانیکی مطلوب، می‌تواند جایگزین مناسبی برای لحیم قلع -سرب، باشد. اما به دلیل فشار بخار بالای روی، ساخت این آلیاژ به‌روش ذوبی بسیار مشکل و پرهزینه است. در این پژوهش لحیم بدون سرب sn-8.9 wt% zn با استفاده از روش اکستروژن تجمعی زاویه‌ای ورق قلع و پودر روی در 10، 12 و 15 پاس ساخته و مشخصه‌یابی شد. بررسی‌های ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی، طیف‌سنجی پراش انرژی پرتوایکس و طیف‌سنجی پراش اشعه ایکس انجام شد. همچنین استحکام برشی و سختی لحیم‌ها اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که پس از12 پاس، پخش‌شوندگی پودر روی در زمینه قلع بهبود یافته و انحلال روی با کاهش شدت پیک‌های xrd تایید شد. اما با انجام15 پاس، ترک‌هایی در ساختار ایجاد شد. استحکام برشی اتصال لحیم قلع-روی حدود %60 بیشتر از لحیم قلع-سرب تجاری بود. زاویه ترشوندگی این لحیم بر روی مس 21 درجه و مقاومت الکتریکی آن 4/1 نانو اهم اندازه‌گیری شد که در محدوده قابل قبول برای کاربردهای الکترونیکی است، هرچند نسبت به لحیم قلع-سرب عملکرد ضعیف‌تری دارد.

development and characterization of lead-free sn-zn solder produced by angular accumulative extrusion as an alternative to commercial sn-pb solder

eutectic tin-zinc solder can be a suitable replacement for tin-lead solder due to its low cost, suitable melting temperature, and desirable mechanical properties. however, due to the high vapor pressure of zinc, manufacturing this alloy using the melt method is very difficult and expensive. in this study, sn-8.9%zn lead-free solder was fabricated using the angular accumulative extrusion method of tin sheets and zinc powder in 10, 12, and 15 passes, and characterized. microstructural investigations were performed using optical and scanning electron microscopy, energy-dispersive x-ray spectroscopy, and x-ray diffraction spectroscopy. the shear strength and hardness of the solders were also measured. the results showed that after 12 passes, the dispersion of zinc powder in the tin matrix was improved, and the dissolution of zinc was confirmed by a decrease in the xrd peak intensities. however, after 15 passes, cracks appeared in the structure. the shear strength of the tin-zinc solder joint was about 60% higher than that of commercial tin-lead solder. the wetting angle of this solder on copper was measured to be 21 degrees, and its electrical resistance was measured to be 4.1 nanoohms, which is within the acceptable range for electronic applications, although it has a weaker performance compared to tin-lead solder.