Journal of Welding Science and Technology of Iran

fa بررسی ریزساختار و خواص فیزیکی لحیم نانوکامپوزیتی حاوی درصدهای مختلف نانو صفحات گرافن (SAC0307+GNSs) Investigation of microstructure and physical properties in nanocomposite solder reinforced with various percent of graphene nanosheets (SAC0307+GNSs) تخصصي Special پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">با توسعه و پیشرفت صنایع الکترونیکی، اهمیت افزایش بهره‌وری مدارات الکترونیکی و همچنین حذف سرب از مدارات الکترونیکی بدلایل زیست محیطی، چالش بزرگی در زمینه طراحی و توسعه لحیم‌های نرم بدون سرب بر پایه قلع و با خواص فیزیکی و مکانیکی نزدیک به آلیاژهای قلع-سرب قدیمی ایجاد گردید. در همین راستا مجموعه آلیاژهای  Sn-Ag-Cuبا ترکیب یوتکتیک و ترکیبات نزدیک به آن، به عنوان آلیاژهای پیشنهادی جهت جایگزینی لحیم‌های  Pb-Snمطرح شده‌اند. به عنوان یک آلیاژ لحیم بدون سرب، نقطه ذوب پایین، قابلیت اطمینان بالای اتصالات و سازگاری با انواع فلاکس‌ها از جمله خواص این دسته از آلیاژهاست. به جهت بهبود خواص اتصال حاصل از لحیم‌کاری با این آلیاژها، از فرایند کامپوزیتی کردن با نانو ذرات مختلف استفاده می‌شود. در این پژوهش، از لحیم نرم با ترکیب  Sn0.3Ag0.7Cu تقویت شده با نانوصفحات گرافن با درصد وزنی‌های مختلف (2/0،م1/0،م05/0و0)، استفاده شد. به جهت مشاهدات ریزساختاری از میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی استفاده گردید. آزمون‌های فیزیکی از جمله اندازه‌گیری نقطه ذوب، ترشوندگی و مقاومت الکتریکی به جهت بررسی میزان اطمینان به آلیاژ لحیم، انجام شد.  براساس نتایج بدست آمده با افزودن نانوصفحات گرافن زاویه ترشوندگی لحیم ابتدا کاهش و سپس افزایش می‌یابد. این پارامتر در مورد نمونه لحیم حاوی%1/0 نانوصفحات گرافن با %10 کاهش حد بهینه را نشان می‌دهد. نقطه ذوب آلیاژ لحیم نیز با افزایش درصد نانوصفحات گرافن تغییر قابل توجهی را نشان نداد. علاوه بر این، با افزودن نانوصفحات گرافن، ضخامت ترکیبات بین فلزی <m:omath></m:omath><m:omath></m:omath><m:omath><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="bi"></m:sty></m:scr></m:rpr> </m:r><m:ssub><m:ssubpr></m:ssubpr></m:ssub></m:omath><m:omath><m:ssub><m:ssubpr></m:ssubpr></m:ssub></m:omath><m:omath><m:ssub><m:ssubpr><m:ctrlpr></m:ctrlpr></m:ssubpr><m:e></m:e></m:ssub></m:omath><m:omath><m:ssub><m:e></m:e></m:ssub></m:omath><m:omath><m:ssub><m:e><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>Cu</m:r></m:e><m:sub></m:sub></m:ssub></m:omath><m:omath><m:ssub><m:sub></m:sub></m:ssub></m:omath><m:omath><m:ssub><m:sub><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>6</m:r></m:sub></m:ssub><m:ssub><m:ssubpr></m:ssubpr></m:ssub></m:omath><m:omath><m:ssub><m:ssubpr></m:ssubpr></m:ssub></m:omath><m:omath><m:ssub><m:ssubpr><m:ctrlpr></m:ctrlpr></m:ssubpr><m:e></m:e></m:ssub></m:omath><m:omath><m:ssub><m:e></m:e></m:ssub></m:omath><m:omath><m:ssub><m:e><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>Sn</m:r></m:e><m:sub></m:sub></m:ssub></m:omath><m:omath><m:ssub><m:sub></m:sub></m:ssub></m:omath><m:omath><m:ssub><m:sub><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>5</m:r></m:sub></m:ssub></m:omath> موجود در فصل مشترک اتصال بین مس و لحیم، %30 کاهش را در مورد نمونه حاوی %1/0 گرافن نسبت به نمونه بدون گرافن نشان داد.  </div> <div style="text-align: justify;">Development of electronic industries, compression of electronic equipment, and removing lead from electronic circuits for environmental issues, resulted in a significant challenge in design and development of tin-based lead-free solders with physical and mechanical properties similar to old tin-lead alloys. In this regard, the set of Sn-Ag-Cu alloys with eutectic and near eutectic compositions have been proposed to replace Sn-Pb solders. As a lead-free solder alloy, low melting point, high reliability, and compatibility with various fluxes are among the properties of this category of alloys. In order to improve the properties of the joint, these solders are sometimes reinforced with different nanoparticles. In this study, Sn0.3Ag0.7Cu compound reinforced with graphene nanosheets with different weight percentages (0, 0.05, 0.1, and 0.2) was studied. Microstructure of the alloys was investigated by scanning electron microscopy(SEM) and optical microscopy. Melting temperature, wetting behavior and electrical resistivity of the solders were evaluated. According to the results, by adding graphene nanosheets, the wetting angle of the solder first decreased and then increased. This parameter showed the optimal amount for sample containing %0.1 graphene nanosheets with a %10 reduction. The melting point and electrical resistance of the solder alloy did not change significantly with compositing. With the addition of graphene nanosheets, the thickness of the intermetallic compounds Cu6Sn5 present at the interface between copper and solder was reduced up to %30.  </div> لحیم نرم نانوکامپوزیتی, نانوصفحات گرافن, ترکیبات بین فلزی, خواص فیزیکی, ترشوندگی. Lead free solder, Graphene nanosheets, Intermetallic compounds, Physical Properties, Wetting. 47 58 http://jwsti.iut.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-503-1&slc_lang=fa&sid=1 S. Azghandirad سجاد ازغندی راد sajjadazghandi74@gmail.com 0923284206 0000-0001-9949-2292 No Department of Materials Science and Engineering, Sharif University of Technology, Teheran, Iran. دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف. M. Movahedi مجتبی موحدی m_movahedi@sharif.edu 0074227831 0000-0002-7487-5825 Yes Department of Materials Science and Engineering, Sharif University of Technology, Teheran, Iran. دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف. A. Kokabi امیرحسین کوکبی kokabi@sharif.edu 4723231919 0000-0001-7483-0064 No Department of Materials Science and Engineering, Sharif University of Technology, Teheran, Iran. دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف. M. Tamizi معین تمیزی mtep127@gmail.com 1271024020 0000-0003-3706-6145 No Department of Materials Science and Engineering, Sharif University of Technology, Teheran, Iran. دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف.