Sn-(3-x)Ag-0,5Cu-xln dörtlü kurşunsuz lehim alaşımlarının Cu altlık üzerinde ıslatma özelliklerinin incelenmesi
Investigation of wetting properties of Sn-(3-x)Ag-0.5Cu-xln quaternary Pb-free solder alloys on Cu substrate
Yazar: OKAN UYANIK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET MUSTAFA ERER
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada Sn-(3-x)Ag-0,5Cu-xIn (x= %0,5, 1 ve 2 ağırlık) dörtlü kurşunsuz lehim alaşımlarının    (Sn-2,5Ag-0,5Cu-0,5In (SAC-0,5In), Sn-2Ag-0,5Cu-1In (SAC-1In), Sn-1Ag-0,5Cu-2In (SAC-2In)) ıslatma özellikleri, farklı sıcaklıklarda (250, 280, 310 °C), bakır(Cu) altlık üzerinde ve argon gazı ortamında incelenmiştir. Islatma açısı değerleri ıslatabilirlik derecesini gösteren önemli bir özelliktir. Sessile damlama yöntemi kullanılarak SAC-0,5In, SAC-1In ve SAC-2In dörtlü kurşunsuz lehim alaşımlarının ıslatma açısı değerleri ölçülmüş, ölçülen değerler ve ıslatma özellikleri birbiri içinde kıyaslanmıştır. Alaşımların damla görüntüleri yüksek çözünürlükte ve yüksek hızda kamera ile görüntülenmiş, Cu altlık üzerinde görüntüsü alınan damlaların ıslatma açılarının (θ) ölçümü için "Corel Draw X5" programı kullanılmıştır. Elde edilen ıslatma açılarının zamana göre değişim grafikleri oluşturulmuş ve oluşturulan grafiklere göre ıslatma açısı değerlerinin artan sıcaklıkla azaldığı ve en düşük ıslatma açısı değerlerinin yüksek sıcaklıklarda ve ergime sıcaklıkları ile orantılı olduğu görülmüştür. Kullanılan lehim alaşımları içerisinde en iyi ıslatma özelliklerine sahip alaşımın SAC-1In olduğu belirlenmiştir. Ergiyen lehim alaşımın Cu altlık üzerine düşerken, SAC-0,5In, SAC-1In, SAC2In lehim alaşımları Cu altlık ile kimyasal reaksiyonlar sonucunda intermetalik bileşikler (IMC) oluşturmaktadır. Elde edilen X-ışını kırınım yöntemi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopu (EDX) ve X-ray floresansı (XRF) analizlerinin sonuçlarına göre Cu6Sn5, Cu3Sn ve Ag3(Sn,Bi) IMC'leri gözlemlenmiştir. En düşük ıslatma açısı değeri, SAC-1In alaşımı için 310 ℃' de 35,55° ölçülmüştür. Sonuç olarak, SAC-1In alaşımının ıslatma özelliklerinin SAC-0,5In ve SAC-2In lehim alaşımlarına göre daha iyi olduğu söylenebilir.

Abstract:
In this study, Sn- (3-x) Ag-0.5Cu-xIn (x = 0.5%, 1 and 2 weight) lead-free solder alloys (Sn-2,5Ag-0,5Cu-0,5In (SAC-) 0.5In), Sn-2Ag-0.5Cu-1In (SAC-1In), Sn-1Ag-0.5Cu-2In (SAC-2In)) wetting properties were examined at different temperatures (250, 280, 310 0C), copper (Cu)substrate and argon atmosphere. Wetting angle values are an important feature for indicating the degree of wettability. The wetting angle values of SAC-0,5In, SAC-1In and SAC-2In quaternary lead-free solder alloys were measured by using the sessile drop method and the measured values and wetting properties were compared with each other. Drop images of the alloys were displayed with high resolution and high-speed camera, and "Corel Draw X5" program was used to measure the wetting angles (θ) of the drops taken on the Cu substrate. According to the graphs, wetting angle values were decreased with increasing temperature and the lowest wetting angle values were proportional to high temperatures and melting temperatures. SAC-1In the alloy with the best wetting properties has been determined. While the melted solder alloy falls on the Cu substrate, SAC-0,5 In, SAC-1In, SAC2In solder alloys form intermetallic compounds (IMC) as a result of chemical reactions with Cu substrate. According to results of X-ray diffraction method (XRD), scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and X-ray fluorescence (XRF) analysis, Cu6Sn5, Cu3Sn and Ag3(Sn,Bi) IMCs were observed. The lowest wetting angle value was measured as 35,55° at 310 ℃ for the SAC-1In alloy. As a result, it can be said that the wetting properties of SAC-1In alloy are better than SAC-0.5In and SAC-2In solder alloys.