VII Savetovanje metalurga Srbije 11 13 septembar 2008
Универзитет у Београду - Технички факултет у Бору VII Savetovanje metalurga Srbije 11 -13 septembar, 2008. god KARAKTERIZACIJA NEKIH BEZOLOVNIH LEMNIH LEGURA NA BAZI Cu–Sn-Al SISTEMA Aleksandra Mitovski, Ljubiša Balanović, Dragana Živković, Saša Marjanović, Bata Marjanović, Slađana Novaković Univerzitet u Beogradu Tehnički fakultet u Boru 10/26/2021 www. metalurgija. tf. bor. ac. yu 1
Универзитет у Београду - Технички факултет у Бору 1. UVOD l Razvoj u oblasti lemova i lemnih legura ide u smeru ispitivanja i dizajna tzv. “ekoloških“ lemova, obzirom na ekološke zahteve Evropske Unije da se toksični metali - olovo i kadmijum izbace iz lemova za elektroniku od 1. jula 2006. godine [1] l Neke od mnogobrojnih ispitivanih bezolovnih lemnih legura iz širokog spektra višekomponentnog sistema Bi-Sn-Cu-In-Sb-Au-Ag. Ni-Zn potvrdjene kao najoptimalnija zamena komercijalnim lemovima na bazi Pb-Sn. Radi se o grupi bezolovnih lemova na bazi Cu-Sn sistema [1, 2], i to pre svega Cu-Ag-Sn ili tzv. SAC legura 10/26/2021 www. metalurgija. tf. bor. ac. yu 2
Универзитет у Београду - Технички факултет у Бору Novi lemovi bazirani na legurama bakra sa kalajem (bronze), prema legirnim elementima dele se na dve velike podgrupe [3, 4]: - kalajne bronze ( sa kalajem kao osnovnim legirnim elementom ), i - specijalne 10/26/2021 bronze (osnovni legirni elementi Al, Pb, Si, Ni, Mn, Be, Cr. . ) www. metalurgija. tf. bor. ac. yu 3
Универзитет у Београду - Технички факултет у Бору Kalajne bronze l l l dvojne legure bakra i kalaja sa obično ne više od 20% Sn dobre mehaničke i antifrikcione osobine dobra koroziona postojanost, obradljivost i jednostavnost postupaka livenja detalja nizak koeficijent trenja-upotreba u uslovima povećanog trenja primena i u mašinogradnji -izvanredna otpornost prema koroziji, visoka tvrdoća i čvrstoća i velika otpornost prema mehaničkom habanju Specijalne bronze l l l po nekim osobinama prevazilaze kalajne bronze, uz nižu cenu koštanja visoka otpornost prema koroziji, dobre klizne osobine, visoka električna provodljivost i delimično dobri pokazatelji čvrstoće. za izradu delova izloženih velikom pritisku i trenju, pužastih zupčanika, za rotore i kućišta turbina i pumpi, itd 10/26/2021 www. metalurgija. tf. bor. ac. yu 4
Универзитет у Београду - Технички факултет у Бору Slika 1. Dijagram stanja sistema bakar-kalaj [3] 10/26/2021 www. metalurgija. tf. bor. ac. yu 5
Универзитет у Београду - Технички факултет у Бору 2. EKSPERIMENTALNI DEO l U radu su prikazani rezultati ispitivanja strukturnih i mehaničkih karakteristika uzoraka bezolovnih lemnih legura na bazi Cu-Sn, proizvedenih u Kompaniji za proizvodnju, preradu i promet obojenih, rijetkih i plemenitih metala “ 11. mart“ AD Srebrenica (Republika Srpska) l Rezultati ispitivanja odabranih legura - uzoraka, dobijenih različitim načinima prerade, obuhvataju podatke dobijene optičkom mikroskopijom i merenjima tvrdoće, mikrotvrdoće i elektroprovodljivosti, u cilju karakterizacije navedenih legura i sagledavanja uticaja načina prerade na njihove strukturne i mehaničke karakteristike 10/26/2021 www. metalurgija. tf. bor. ac. yu 6
Универзитет у Београду - Технички факултет у Бору Eksperimentalnom ispitivanju podvrgnuti su uzorci sastava datih u Tab. 1. Tabela 1. Sastav ispitivanih legura(% mas) 10/26/2021 Cu Sn Fe Al Mn Cu. Sn 1 Fe 1 Al 0, 5 97, 5 1 1 0, 5 - Cu. Sn 10 Fe 1 Al 1 Mn 0, 5 87, 5 10 1 1 0, 5 Cu. Sn 14 (livenje-pesak) 85 -87 13 -15 - - - Cu. Sn 14 (konti-livenje) 85 -87 13 -15 - - - Cu. Al 10 Fe 3 Mn 83 -88 - 2 -4 9 -11 1 -2 www. metalurgija. tf. bor. ac. yu 7
Универзитет у Београду - Технички факултет у Бору Uzorci su pripremljeni po standardnoj proceduri - brušenje, poliranje i nagrizanje koncentrovanom HNO 3 u trajanju 5 sekundi - Optička mikroskopija vršena je na metalografskom mikroskopu EPY tip 2, pri uvećanju x 200 - Merenje tvrdoće izvršeno je na uređaju za merenje tvrdoće po Vikersu pri opterećenju od 30 kg u tri tačke, uzimajući srednju vrednost - Merenje mikrotvrdoće vršeno je pri opterećenju 150 g u pet tačaka i takodje je uzeta srednja vrednost 10/26/2021 www. metalurgija. tf. bor. ac. yu 8
Универзитет у Београду - Технички факултет у Бору 3. REZULTATI I DISKUSIJA Rezultati dobijeni optičkom mikroskopijom prikazani su na Sl. 2. kao mikrostrukturne fotografije ispitivanih uzoraka. U zavisnosti od sadržaja legirnih elemenata, načina livenja, očvršćavanja i primenjene termičke obrade, može se zaključiti da su dobijeni Metalografski rezultati u skladu su sa postojećim literaturnim podacima [6]. 10/26/2021 www. metalurgija. tf. bor. ac. yu 9
Универзитет у Београду - Технички факултет у Бору Cu. Sn 1 Fe 1 Al 0. 5 (uzorak 1) Cu. Sn 10 Fe 1 Al 1 Mn 0. 5 (uzorak 2) Cu. Sn 14 -liveno-pesak (uzorak 3) Slika 3. Mikrostruktura legure Cu. Sn 20 prema Ref. [6] Cu. Sn 14 -konti-liven (uzorak 4) Cu. Al 10 Fe 3 Mn (uzorak 5) Slika 2. Mikrostrukture ispitivanih uzoraka (uvećanje x 200) 10/26/2021 www. metalurgija. tf. bor. ac. yu 10
Универзитет у Београду - Технички факултет у Бору Tabela 2. Mehaničke i električne osobine ispitivanih uzoraka bronzi Elektroprovodljivost (m/Ωmm 2) Tvrdoća (HV/30) Mikrotvrdoća Hμ 5, 3833 122, 67 53, 74 Cu. Sn 10 Fe 1 Al 1 Mn 0, 5 5, 45 138, 00 65, 00 Cu. Sn 14 (livenje-pesak) 8, 00 89, 27 45, 86 Cu. Sn 14 (konti-livenje) 5, 8333 137, 33 57, 07 Cu. Al 10 Fe 3 Mn 5, 2333 130, 67 71, 73 Cu. Sn 1 Fe 1 Al 0, 5 10/26/2021 www. metalurgija. tf. bor. ac. yu 11
Универзитет у Београду - Технички факултет у Бору 4. ZAKLJUČAK Dobijeni rezultati ispitivanja strukturnih, mehaničkih i električnih osobina nekih potencijalnih bezolovnih lemova na bazi Cu-Sn, upućuju na sledeće zaključke: l svi uzorci liveni u kokili i hlađeni vodom, poseduju jasno izraženu dendritnu strukturu, izuzev uzorka Cu. Sn 14, livenog u pesku, sa krupnokristalnom strukturom l sa porastom sadržaja kalaja dolazi do povećanja vrednosti tvrdoće, pri čemu se najmanja vrednost tvrdoće i mikrotvrdoće uočava kod legure livene u pesku, kao posledica načina očvršćavanja i odsustva termičke obrade; l najveću vrednost elektroprovodljivosti ima uzorak Cu. Sn 14 liven u pesku, dok su vrednosti za ostale uzorke znatno niže. *** U radu su predstavljena istraživanja iz okvira projekta br. 142043 koje finansira Ministarstvo za nauku Republike Srbije, kao i projekta COST 531 „Lead-free solder materials“. *** 10/26/2021 www. metalurgija. tf. bor. ac. yu 12
- Slides: 12
