Molhamento e espalhamento de estanho e da liga 60% Sn-40% Pb sobre chapas de cobre e de ligas cobre-estanho. - Martorano, Katia Marques (2001)
Os fenômenos de molhamento e espalhamento de líquidos sobre sólidos estão presentes em diversos processos, por exemplo, de sinterização de pós metálicos com fase líquida, de brasagem, de soldagem branda, de junção metal-cerâmica, de elaboração de materiais compósitos e de revestimentos a quente. Freqüentemente, o molhamento é acompanhado por transporte de massa através da interface sólido/líquido. Quando isto ocorre diz que há um molhamento reativo do sólido pelo líquido. O molhamento de cobre por estanho ou por ligas Sn-Pb encontra-se nesta classificação, visto que durante o contato entre estes materiais há mudança de composição das fases originais e formação das fases \'Cu IND. 3\'Sn e \'Cu IND. 6\'\'Sn IND. 5\' na interface sólido/líquido. Diversos métodos experimentais são utilizados para estudar o molhamento de sólidos por líquidos, tanto para sistemas não-reativos quanto para os reativos. O ensaio da balança de tensão superficial é adequado ao estudo do molhamento reativo, visto que a força que o líquido exerce sobre a amostra sólida é registrada durante todo o tempo de ensaio. O objetivo do presente trabalho tem é investigar os processos de molhamento e de espalhamento de estanho e da liga 60% Sn-40% Pb sobre chapas de cobre e de ligas cobre-estanho através das curvas de molhamento obtidas do ensaio da balança de tensão superficial e das características microestruturais da interface sólido/líquido próximo à região do menisco do líquido. Os seguintes materiais e espessuras foram utilizados como substratos: cobre eletrolítico (0,5 a 1,5 mm); solução sólida Cu 6% Sn (0,5 e 1,0 mm); liga Cu-38% Sn, composto \'Cu IND. 3\'Sn (1,0 mm); liga Cu-59% Sn, composto \'Cu IND. 6\'\'Sn IND. 5\' (1,0 mm). Os líquidos adotados foram: estanho eletrolítico, liga Sn-2% Cu e liga 60% Sn-40% Pb. Todos os ensaios foram executados na presença do fluxo resinoso médio ativado. Os tempos de ensaio foram 10, 30, 60 e 120 segundos. As ) temperaturas do líquido para os ensaios com estanho e com a liga Sn-2% Cu foram 250, 280 e 300\'GRAUS\'C e para com a liga 60% Sn-40% Pb, 205, 235 e 250\'GRAUS\'C. A análise qualitativa das curvas de molhamento experimentais foi realizada através de comparação com curvas esquemáticas usadas em controle de qualidade de processos de soldagem branda. A análise quantitativa foi baseada em parâmetros específicos extraídos das curvas, tais como, taxa de molhamento e força de molhamento. A taxa de molhamento, que foi o parâmetro mais representativo das mudanças de comportamento do molhamento, foi aumentada à medida que a temperatura do líquido aumentou e a espessura do substrato diminui. Ainda, as taxas de molhamento referentes aos ensaios com estanho a 280\'GRAUS\'C foram maiores do que com a liga Sn-2% Cu e as taxas de molhamento de cobre eletrolítico pelo estanho nesta mesma temperatura foram maiores do que as de solução sólida Cu-6% Sn. A análise microestrutural dasamostras no microscópio eletrônico de varredura e as microanálises por microssonda eletrônica indicaram que ocorreu dissolução do sólido no líquido e formação da fase \'Cu IND. 6\'\'Sn IND. 5\' na interface sólido/líquido durante o molhamento das chapas de cobre eletrolítico, de solução sólida Cu-6% Sn e de \'Cu IND. 3\'Sn. Entretanto, o molhamento das chapas de \'Cu IND. 6\'\'Sn IND. 5\' pela liga Sn-2% Cu a 280\'GRAUS\'C ocorreu em condições de equilíbrio químico.