Materiali za trdo spajkanje so polnilne zlitine s tališči, nižjimi od tališč navadnih kovin. Pri segrevanju in taljenju s kapilarnim delovanjem zapolnijo parne reže, so podvržene metalurški interakciji z navadnimi kovinami in se strdijo, da tvorijo stabilen spoj. Te polnilne zlitine se pogosto uporabljajo v mehanski proizvodnji, elektronskih komponentah, vesoljski industriji, gospodinjskih aparatih in električnih stikalnih napravah; služijo kot osnovni potrošni material za nadzor odpornosti sklepov, odpornosti proti vibracijam in dolgoročne življenjske dobe. Pri proizvodnji kontaktorjev, odklopnikov in stikal za shranjevanje energije izbira materiala za spajkanje neposredno določa stabilnost električne prevodnosti in obločno odpornost električnih kontaktov za spajkanje.
Materiali za spajkanje so sestavljeni iz osnovnih komponent, sredstev za zmanjšanje tališča in elementov za spreminjanje delovanja. Osnovne komponente zagotavljajo metalurško združljivost z osnovnimi materiali; sredstva za zmanjšanje tališča ohranjajo temperaturo taljenja pod temperaturo solidusa osnovnih kovin; in modifikacijski elementi prilagodijo značilnosti širjenja in pretoka staljene zlitine, kot tudi mehansko zmogljivost spoja. V industriji so materiali za trdo spajkanje glede na njihove temperature taljenja razvrščeni v "mehke" spajke in "trde" zlitine za trdo spajkanje. Mehke spajke se topijo pod 450 stopinjami - običajno zlitine na osnovi kositra ali bizmuta - in se uporabljajo predvsem za sestavljanje tiskanih vezij in majhnih, preciznih elektronskih komponent, čeprav nudijo relativno nižjo trdnost spoja. Zlitine za trdo spajkanje se talijo nad 450 stopinj in vključujejo zlitine na osnovi srebra, bakra in niklja; ti zagotavljajo vrhunsko nosilnost in toplotno odpornost, zaradi česar so primerni za nosilne komponente, rezalna orodja in strukturne cevovode. Zaradi vse strožjih okoljskih predpisov spajke brez svinca postopoma nadomeščajo tradicionalne sisteme kositra in svinca, pri čemer zlitine kositra, srebra, bakra in kositra in bizmuta zdaj služijo kot glavne rešitve za elektronsko sestavljanje.
Pri ocenjevanju materialov za trdo spajkanje za inženirske aplikacije je treba dati prednost omočljivosti, fluidnosti, trdnosti spoja, odpornosti proti koroziji in električni prevodnosti. Močljivost se nanaša na sposobnost staljene zlitine, da se razširi po površini navadne kovine. Obseg tega širjenja določa učinkovito lepilno površino in nanj vplivajo čistoča površine osnovne kovine, sestava zlitine in parametri segrevanja. Fluidnost določa učinkovitost zapolnjevanja vrzeli; nezadostna fluidnost lahko povzroči praznine, medtem ko lahko prekomerna fluidnost povzroči izgubo polnilne zlitine. Trdnost spoja je preverjena s strižnimi in nateznimi preskusi, da se zagotovi, da izpolnjuje zahteve glede obremenitve komponent. Odpornost proti koroziji je bistvenega pomena za dele, ki so izpostavljeni vlažnemu okolju ali solnemu razpršenju, saj preprečuje prednostno korozijo na vmesniku spoja. Električna prevodnost je še posebej kritična za komponente napajalnega kontakta, saj lahko nihanja v upornosti vmesnika povzročijo nenormalne dvige temperature in dodatno izgubo moči.
Postopek izbire materiala vključuje oceno osnovne kovine, delovnih obremenitev, dovoljenih temperatur segrevanja, stroškov materiala in skladnosti z zakonodajo. Navadne kovine iz nerjavečega jekla so običajno združene s polnilnimi zlitinami na osnovi srebra ali niklja, medtem ko se aluminijeve zlitine najbolje ujemajo s polnili na osnovi aluminija. Za komponente, ki so izpostavljene cikličnim obremenitvam ali visokim temperaturam, je treba izbrati zlitine za spajkanje, odporne na vročino in utrujenost. Med postopkom trdega spajkanja temperatura ne sme preseči temperature solidusa osnovne kovine, da se prepreči degradacija njene zrnate strukture. Polnila na osnovi srebra so primerna za komponente, ki zahtevajo visoko električno prevodnost in obločno odpornost – kot so tista, ki se uporabljajo v sestavu za trdo spajkanje s srebrnim kontaktom – čeprav so dražja; za aplikacije z manj strogimi zahtevami glede obremenitve ali prevodnosti se lahko namesto tega uporabijo zlitine na osnovi bakra ali cinka. Ker je uporaba zlitin za spajkanje, ki vsebujejo svinec ali kadmij, omejena s predpisi, je treba pri novih projektih dati prednost sistemom zlitin z nizko stopnjo toksičnosti.
Različni postopki spajkanja zahtevajo posebne oblike polnilnega materiala. Plamensko spajkanje običajno uporablja paličasta polnila, medtem ko je indukcijsko spajkanje zelo primerno za polnila v obliki listov ali paste. Polnila v obliki paste – sestavljena iz prahu zlitine, nosilnega medija in talila – so idealna za avtomatizirane proizvodne linije velikega obsega. Flux se uporablja v povezavi s polnilom za odstranjevanje oksidnih plasti s površin osnovne kovine in zlitine polnila, hkrati pa ščiti staljeno bazo pred oksidacijo. Stopnje ogrevanja in hlajenja morajo biti usklajene s toplotnimi lastnostmi osnovne kovine; prehitro segrevanje lahko povzroči brizganje in deformacijo, medtem ko počasnejše ohlajanje pomaga zmanjšati preostale napetosti v spoju, čeprav za ceno daljšega proizvodnega cikla.
Pogoji shranjevanja morajo biti suhi in čisti, saj se lahko materiali za spajkanje v obliki prahu ali paste strdijo in izgubijo svojo učinkovitost, če so izpostavljeni vlagi. Pred uporabo v komponentah za spajkano vtiskovanje z električnim kontaktom je treba polnila v obliki žice očistiti, da odstranite morebitno olje ali onesnaževalce, polnila v obliki paste pa je treba temeljito premešati, da zagotovite enotno konsistenco. Odpadne materiale za spajkanje je treba predelati v skladu s predpisi o nevarnih odpadkih; komponent, ki vsebujejo težke kovine, ni mogoče zavreči brez razlikovanja.
Materiali za spajkanje se uporabljajo v različnih industrijskih sektorjih. Elektronska industrija uporablja predvsem mehke spajke na osnovi kositra za pakiranje komponent in medsebojne povezave vezij. Pri mehanski obdelavi se za sestavljanje rezalnih orodij in konstrukcijskih komponent uporabljajo zlitine za trdo spajkanje na osnovi bakra in niklja (dodajne kovine). Letalski in vesoljski sektor se zanaša na zlitine za spajkanje na osnovi kobalta ali niklja, odporne na visoke temperature. V industriji gospodinjskih aparatov se spajkanje uporablja za toplotne izmenjevalnike in ohišja kompresorjev. Za avtomobilske radiatorje in elektronske krmilne komponente so predpisana posebna merila delovanja glede odpornosti spojev na toplotno utrujenost in vibracije.
Sedanje raziskave in razvoj v industriji se osredotočajo na formulacije z nizko toksičnostjo, zlitine za trdo spajkanje, ojačane s kompoziti, zlitine z nano modificiranimi polnili in predhodno oblikovane folije ali podložke za trdo spajkanje. Predoblikovani elementi za trdo spajkanje in stabilne paste za trdo spajkanje so zelo primerne za avtomatizirane proizvodne linije in pomagajo zmanjšati nedoslednosti, ki bi sicer lahko nastale zaradi ročnega posega. Stalna optimizacija sestave materiala in izpopolnjevanje postopka še naprej znižujeta stroške na enoto visokokakovostnih materialov za spajkanje.
Preden inženirske ekipe nadaljujejo z izdelavo prototipov in množično proizvodnjo komponent, kot so stikala ali kontaktorji, morajo dokončno določiti specifično stopnjo trde zlitine, sistem fluksa, ogrevalni profil in inšpekcijske standarde. Samo z zagotavljanjem usklajenosti izbire materiala, procesnih parametrov in protokolov pregledov je mogoče učinkovito nadzorovati odpornost kontaktnega vmesnika. Ta pristop zmanjšuje tveganje okvare zaradi erozije obloka ali utrujenosti zaradi vibracij, kar zagotavlja, daSpajkani sklopi s srebrnim kontaktomvzdržuje stabilno delovanje skozi dolgoročne preklopne cikle.
kontaktirajte nas
