Sn-(3-x)Ag-0,5Cu-xBi dörtlü kurşunsuz lehim alaşımlarının ıslatma özelliklerinin cu altlık üzerinde incelenmesi
Investigation of wetting properties of Sn-(3-x)Ag-0,5Cu-xBiquaternary pb-free solder alloys on cu substrate
Yazar: SERKAN OGUZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET MUSTAFA ERER
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada Sn-(3-x)Ag-0,5Cu-xBi (x = %0,5, 1 ve 2 ağırlık) dörtlü kurşunsuz lehim alaşımlarının (Sn-2,5Ag-0,5Cu-0,5Bi (SAC-0,5Bi), Sn-2Ag-0,5Cu-1Bi (SAC-1Bi) ve Sn-1Ag-0,5Cu-2Bi (SAC-2Bi)) ıslatma özellikleri, 250, 280 ve 310 ℃ sıcaklıklarda, bakır (Cu) altlık üzerinde argon (Ar) ortamında incelenmiştir. Islatma açısı ıslatabilirlik derecesini gösteren önemli bir parametredir. Sessile damla yöntemi ile elde edilen ıslatma açısı değerlerine göre, SAC-0.5Bi, SAC-1Bi ve SAC-2Bi dörtlü kurşunsuz lehim alaşımlarının ıslatma özelikleri araştırılmış ve kendi aralarında kıyaslanmıştır. Alaşım damlası görüntüleri yüksek hızlı kamera ile çekilmiş, Cu altlık üzerinde elde edilen damlaların ıslatma açılarının (θ) ölçümünde "Corel Draw X5" programı kullanılmıştır. Elde edilen ıslatma açılarının zamana göre değişim grafikleri oluşturulmuştur. Bu grafikler incelendiğinde en düşük ıslatma açısı değerlerinin yüksek sıcaklıklarda ve ergime sıcaklıkları ile orantılı olarak elde edildiği görülmüştür.  
Kullanılan dörtlü alaşımların içinde en iyi ıslatma özelliklerine SAC-1Bi'nin sahip olduğu belirlenmiştir.

Ergiyen lehim alaşımı damlasının Cu altlık üzerine düşmesi işlemi sırasında, SAC-0.5Bi, SAC-1Bi ve SAC-2Bi kurşunsuz lehim alaşımları Cu altlık ile reaksiyona girerek intermetalik bileşikler (IMC) oluşturmaktadır. Yapılan XRD, SEM, DSC, EDX ve XRF analizlerine göre, Cu6Sn5, Cu3Sn ve Ag3(Sn,Bi) IMC'leri gözlemlenmiştir.

En düşük ıslatma açısı değeri, SAC-1Bi alaşımı için 310 ℃'de 28,89° olarak ölçülmüştür. Sonuç olarak, SAC-1Bi alaşımı, SAC-0,5Bi ve SAC-2Bi alaşımlarına göre daha iyi ıslatma özelliklerine sahip olduğu söylenebilir.

Abstract:
In this study, wetting properties of Sn (3-x) -Ag-0.5Cu-xBi (x = 0.5, 1, 2% wt.) (Sn-2.5Ag-0.5Cu-0.5Bi (SAC-0.5Bi), Sn-2Ag-0.5Cu-1Bi (SAC-1Bi) ve Sn-1Ag-0.5Cu-2Bi (SAC-2Bi)) quaternary lead-free solder alloys was investigated at temperatures of 250℃, 280℃ and 310 ℃ and argon (Ar) atmosphere. The wetting angle is an important parameter indicating the degree of wetting. According to the wetting angle values obtained by the sessile drop method, wetting properties of quaternary Pb-free solder alloys Sn-SAC-0.5Bi, SAC-1Bi and SAC-2Bi have been investigated and compared with each other. Alloy drop images were taken with a high-speed camera, it was used "Corel Draw X5" program to measure the wetting angles (θ) of the drops obtained on the Cu substrate. Graphs of the variation of the obtained wetting angles with time were created. When these graphs are examined, it has been found that the lowest wetting angle values are obtained at high temperatures and in proportion to the melting  
temperatures. It was determined that SAC-1Bi has the best wetting properties in used quaternary alloys.

During the process fall of the melted solder alloy's drop onto the Cu substrate, SAC-0.5Bi, SAC-1Bi and SAC-2Bi lead-free solder alloys react with Cu substrate to form intermetallic compounds (IMC). According to the XRD, SEM, DSC, EDX and XRF analyzes made, Cu6Sn5, Cu3Sn and Ag3(Sn,Bi) IMCs were observed.

The lowest wetting angle value was measured as 28,89° at 310 ℃ for the SAC-1Bi alloy. As a result, it can be said that SAC-1Bi alloy has better wetting properties than SAC-0.5Bi and SAC-2Bi alloys.