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Title: Estudo da densificação e microestrutura de um compósito (Mo-Cu) preparado a partir do pó de heptamolibdato de amônia e cobre
Authors: Silva, Ronyclei Raimundo da
Keywords: Moagem de alta energia;Compósito Mo-Cu;Pó compósito Mo-Cu nanocristalinos;Sinterização
Issue Date: 27-Aug-2018
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: SILVA, Ronyclei Raimundo da. Estudo da densificação e microestrutura de um compósito (Mo-Cu) preparado a partir do pó de heptamolibdato de amônia e cobre. 2018. 120f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: O sistema Mo-Cu é um compósito usado na indústria eletroeletrônica como material para contato elétrico e resistência de eletrodo de solda e como dissipador de calor e absorvedor de micro-ondas em dispositivos microeletrônicos. A metalurgia do pó, através dos processos de moagem, conformação por prensagem e sinterização, é uma técnica viável para consolidação desse tipo de material. Entretanto, a mútua insolubilidade de ambas as fases e a baixa mol habilidade do Cu líquido sobre o Mo dificultam a sua densificação. A moagem de alta energia é uma técnica de preparação de pós usada para produzir pós compósitos nanocristalinos com fase amorfa ou solução sólida estendida, os quais aumentam a sinterabilidade de sistemas imiscíveis como o Mo-Cu. Este trabalho investiga a influência do heptamolibdato de amônia (HMA) e da moagem de alta energia na preparação de pó compósitos de HMA-20%Cu e HMA-50%Cu, assim como o efeito das suas preparações na densificação e microestrutura do compósito Mo-Cu produzido. Pós de HMA e Cu na proporção de 20% e de 50% em massa de Cu foram preparados pelas técnicas de mistura manual e moagem de alta energia em um moinho planetário. Estes pós foram moídos por até 50 horas. Para observar a evolução das características das partículas, amostras de pós foram colhidas após 2, 20 e 50 horas de moagem. Amostras cilíndricas com 5 e 8 mm de diâmetro e 4 mm de espessura foram obtidas por prensagem uniaxial a 200 MPa tanto para os pós misturados quanto para os moídos. Tais amostras, foram sinterizadas a 1200 oC por 60 minutos sob uma atmosfera de H2 com taxas de aquecimento de 5 e 10 oC/min. Foram usadas para verificar o efeito da taxa de aquecimento na microestrutura dos compactos Mo-Cu sinterizados durante a decomposição e redução dos pós HMA-Cu. Os pós e as microestruturas dos corpos sinterizados foram caracterizados por DRX, MEV e EDS. As densidades dos corpos verdes e sinterizados foram medidas usando o método geométrico (massa/volume). Medidas de microdureza Vickers com carga de 1N foram efetuadas nas estruturas sinterizadas. A condutividade elétrica foi medida nos corpos de prova sinterizados. A densidade das amostras sinterizadas a uma taxa de aquecimento de 10 oC/min. alcançou 97% da densidade teórica do material, enquanto a densidade das amostras sinterizadas a 5oC/min, atingiu 96% da densidade teórica.
Abstract: The Mo-Cu system is a composite used in the electronics industry as electrical contact material and welding electrode resistance and also as a heat sink and microwave absorber in microelectronic devices. The use of this material in such applications is due to the excellent properties of thermal and electrical conductivity and the possibility of adjusting its coefficient of thermal expansion to satisfy those of materials used as substrates of semiconductors in the microelectronics industry. The powder metallurgy, through grinding processes, pressing shaping and sintering, is a viable technique for the consolidation of this material. However, the mutual insolubility of both phases and low liquid wettability of Cu on Mo difficult their densification. Mechanical alloying is a powder preparation technique used to produce nanocrystalline composite powders with amorphous phase or extended solid solution, which increase the sinterability of immiscible systems such as Mo-Cu. This work investigates the influence of ammonia heptamolybdate (HMA) and high-energy ball milling on the preparation of HMA-20%Cu and HMA-50%Cu composite powders as well as the effect of their preparation on the densification and structure of the Mo composite -Cu produced. HMA and Cu powders in the proportion of 12.66% and 35.21% by mass of Cu were prepared by manual mixing and high energy ball milling techniques in a planetary mill. These powders were milled for up to 50 hours. To observe the evolution of particle characteristics, powder samples were collected after 2, 20 and 50 hours of milling. Cylindrical samples with 5 and 8mm diameter and 3 to 4mm thickness were obtained by uniaxial pressing at 200MPa for both mixed and milled powders. These samples were sintered at 1200°C for 60minutes under an atmosphere of H2. To verify the effect of the heating rate on the structure of the material during the decomposition and reduction of the HMA, the rates of 5 and 10°C/min were used. To verify the effect of the heating rate on the structure of the material during the decomposition and reduction of the HMA, the rates of 5 and 10°C/min were used. The powders and structures of the sintered bodies were characterized by XRD, SEM and EDS. The densities of the green and sintered bodies were measured using the geometric (mass/volume) method. Vickers microhardness measurements with 1N load for 15s were performed on the sintered structures. Electrical characterizations were performed to measure the resistivity of sintered specimens. The density of the sintered structures at a heating rate of 10°C/min. reached 97% of the theoretical density of the material, while the density of the sintered structures at 5°C / min. reached only 96% of theoretical density.
URI: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/31938
Appears in Collections:PPGEM - Doutorado em Engenharia Mecânica

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