لحیم کاری

اطلاعات لحیم کاری

نمایش همه تولیدکنندگان لحیم کاری

لحیم کاری یک آلیاژ فلزی است که برای اتصال فلزات به یکدیگر استفاده می شود. اصطلاح "لحیم کاری" نشان دهنده گروهی از فلزات پرکننده است که هنگام اتصال دو قطعه فلز به یکدیگر به عنوان مواد مصرفی استفاده می شود - فرآیندی که به عنوان "لحیم کاری" شناخته می شود. لحیم کاری یک تکنیک فلزکاری بسیار متداول در طول تاریخ بشر بوده است و در کاربردهای متنوعی مانند جواهرسازی، لوله کشی و تولید لوازم الکترونیکی یک فرآیند دائمی باقی مانده است . این فرآیند شامل ذوب یک فلز پرکننده (لحیم کاری) و جاری شدن آن در یک اتصال فلزی است. به همین دلیل، مهم است که فلز پرکننده نقطه ذوب کمتری نسبت به فلزات در حال اتصال داشته باشد. لحیم کاری یک مهر و موم "معقولانه دائمی" ایجاد می کند، به این معنی که اتصال باید ثابت بماند، مگر اینکه مهر و موم عمداً با لحیم کاری معکوس شود.

تصویر زیر لحیم کاری دستی یک سیم را نشان می دهد. آهن (سمت راست) سیم لحیم کاری (بالا) را برای اتصال سیم به یک سطح یا سیم دیگر گرم می کند. در این حالت سیم کنده شده در حال قلع بندی است. دود مشاهده شده در تصویر یک محصول جانبی معمولی از اکثر فرآیندهای لحیم کاری است.

در ابتدایی ترین حالت، لحیم کاری از یک آلیاژ لحیم کاری و یک منبع حرارتی، معمولاً یک آهن لحیم کاری یا تفنگ لحیم کاری، برای ذوب شدن و جاری شدن لحیم در محل تشکیل شده است. دستگاه های لحیم کاری قطعات پیشرفته تری از تجهیزات هستند که ویژگی های اضافی را فراتر از تکنیک های لحیم کاری دستی ارائه می دهند.

لحیم کاری معمولاً با استفاده از آلیاژهایی با نقطه ذوب بین 180 تا 190 درجه سانتیگراد ساخته می شود. توجه به این نکته مهم است که در حالی که از لحیم کاری برای ایجاد یک اتصال فلزی قوی استفاده می شود، در واقع با فلزات جامدی که قرار است به یکدیگر متصل شوند جوش نمی خورد. از آنجایی که آلیاژهای لحیم کاری قبل از اتصال باید سطح قطعات فلزی را خیس کنند، قطعات باید بالاتر از نقطه ذوب لحیم کاری گرم شوند.

ترکیب لحیم کاری ممکن است شامل شار باشد ، یک افزودنی برای بهبود جریان. از آنجایی که حرارت دادن یک فلز باعث اکسیداسیون سریع می شود، از شار نیز برای تمیز کردن لایه اکسید از سطح فلز استفاده می شود تا سطح تمیزی برای لحیم کاری فراهم شود. این فرآیند در تصویر زیر نشان داده شده است. فلاکس های رایج عبارتند از کلرید آمونیوم، کلرید روی، کلوفون و اسید هیدروکلریک.

آلیاژ لحیم کاری

نقطه ذوب، سمیت و موارد استفاده لحیم کاری تقریباً تنها توسط فلزات آلیاژی آن تعیین می شود. همه لحیم‌ها قبلاً حاوی سرب بودند، اما نگرانی‌های اخیر در مورد سمیت و مسمومیت با سرب، استفاده گسترده‌تر از لحیم‌های بدون سرب را تشویق کرده است.

آلیاژها به‌عنوان یک «فرمول» شیمیایی مشخص می‌شوند که درصد هر عنصر به‌عنوان زیرمجموعه نشان داده می‌شود. به عنوان مثال، لحیم کاری قلع/سرب حاوی 63 درصد قلع و 37 درصد سرب، Sn 63 Pb 37 نامیده می شود .

سربازان سرب

آلیاژهای قلع/سرب (یا Sn/Pb) لحیم کاری بسیار رایج و همه کاره با طیف وسیعی از کاربردها هستند. مانند بسیاری از لحیم‌ها، Sn/Pb با غلظت‌های عنصری مختلف بسته به کاربرد مورد نظر تولید می‌شود. چند غلظت متداول، نقاط ذوب و موارد استفاده در جدول زیر ذکر شده است.

با توجه به افزایش محدودیت ها در محصولات حاوی سرب، استفاده از لحیم کاری قلع/سرب و به طور کلی لحیم کاری سرب به طور پیوسته در حال کاهش است. لحیم‌های Sn/Pb عموماً از کاربردهای لوله‌کشی به نفع آلیاژهای نقره ناپدید شده‌اند، اما همچنان در تولید برق و الکترونیک، خطوط گاز و لحیم کاری برنج استفاده می‌شوند.

لحیم کاری های سرب/روی (Pb/Zn) نسبت به لحیم کاری های سنتی Sn/Pb به دلیل هزینه نسبتاً بالاتر قلع ارزان تر هستند. برخی از آلیاژهای سرب/روی مانند Sn 30 Pb 50 Zn 20 به طور گسترده برای اتصال اقتصادی فلزات از جمله آلومینیوم و چدن استفاده می شود. از این ترکیب برای ترمیم سطوح گالوانیزه نیز استفاده شده است. به طور کلی، روی به آلیاژهای لحیم کاری اضافه می شود تا نقطه ذوب را کاهش داده و هزینه ها را کاهش دهد.

لحیم کاری بدون سرب

به دلیل قوانین جدید و مزایای مالیاتی در مورد محصولات بدون سرب، لحیم کاری های بدون سرب بسیار رایج شده اند. دستورالعمل‌های ضایعات تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی (WEEE) و محدودیت مواد خطرناک (RoHS) - که هر دو در سال 2006 توسط اتحادیه اروپا (EU) تصویب شدند - استفاده عمدی از لحیم‌های سرب در لوازم الکترونیکی مصرفی ساخت اروپا را به طور موثر ممنوع کرده‌اند. لحیم‌های بدون سرب معمولاً از ترکیبی از ایندیم (In)، قلع (Sn) یا آلومینیوم (Al) استفاده می‌کنند. جالب توجه است، لحیم کاری کادمیوم روی (Cd-Zn)، در حالی که یک آلیاژ بدون سرب در نظر گرفته می شود، به دلیل ممنوعیت این دستورالعمل در مورد کادمیوم و همچنین سرب، مطابق با RoHS نیست. به غیر از Cd-Zn، اکثر لحیم کاری های بدون سرب سمی در نظر گرفته نمی شوند.

نمودار زیر مقایسه بصری مفیدی از نقاط ذوب انواع لحیم‌های بدون سرب مبتنی بر قلع را ارائه می‌دهد که بسیاری از آنها در زیر به تفصیل مورد بحث قرار گرفته‌اند.

لحیم کاری ایندیوم خالص معمولاً در تولید لوازم الکترونیکی استفاده می شود. آلیاژهای ایندیم برای لحیم کاری قطعات و قطعات نصب سطحی (SMT) با مواد پایه طلا، سرامیک، کوارتز یا شیشه بسیار مفید هستند. دارای نقطه ذوب پایین در حدود 157 درجه سانتیگراد (314.6 درجه فارنهایت). لحیم‌های ایندیوم برای کاربردهای دمای پایین مناسب‌ترین هستند و می‌توانند آب‌بندی‌ها را در محیط‌های برودتی حفظ کنند.

قلع / آنتیموان (Sn/Sb) یک آلیاژ با مقاومت بالا است که به طور گسترده در صنعت لوله کشی استفاده می شود. همچنین در کاربردهای الکترونیکی برای لحیم کاری پین و اتصال قالب استفاده می شود. لحیم‌های قلع/آنتیموان پیوندهای قوی با استحکام خستگی حرارتی خوب حتی در محیط‌های با دمای بالا ایجاد می‌کنند. آلیاژهای Sn/Sb در حدود 235 درجه سانتی گراد (455 درجه فارنهایت) ذوب می شوند و همچنین در تهویه مطبوع، تبرید، شیشه های رنگی و رادیاتور استفاده می شوند.

لحیم‌های قلع/نقره (Sn/Ag) نشان‌دهنده یک گروه رایج از آلیاژها هستند که اغلب برای لحیم کاری موجی و جریانی استفاده می‌شوند. به طور کلی، نقره برای بهبود استحکام مکانیکی به آلیاژها اضافه می شود، اگرچه معمولاً به کمتر از 3٪ از کل ترکیب آلیاژ برای کاهش خطر شکل پذیری ضعیف و ترک خوردگی محدود می شود. ترکیبات رایج شامل Sn 95.8 Ag 3.5 Cu 0.7 و Sn 96.5 Ag 3.5 هستند که به ترتیب دارای نقطه ذوب نسبتاً بالایی 217 درجه سانتیگراد و 221 درجه سانتیگراد هستند.

لحیم کاری روی/آلومینیوم (Zn/Al) دارای نقطه ذوب بسیار بالایی 382 درجه سانتی گراد (719.6 درجه فارنهایت) است و به ویژه برای لحیم کاری آلومینیوم مفید است. روی/آلومینیوم دارای ترکیبی مطلوب برای مرطوب شدن خوب است.

آلیاژهای کادمیوم/روی (Cd/Zn) لحیم کاری هایی با دمای متوسط ​​هستند که برای اتصال بیشتر فلزات، به ویژه آلومینیوم و مس، استفاده می شوند. لحیم‌های کادمیوم/روی اتصالات قوی و مقاوم در برابر خوردگی ایجاد می‌کنند و برای کاربردهای با ارتعاش و استرس بالا مناسب هستند. در حالی که آلیاژهای Cd/Zn در چندین ترکیب مختلف موجود هستند، اکثر آنها نقطه ذوبی در حدود 265 درجه سانتیگراد (509 درجه فارنهایت) دارند.

فاکتور فرم

لحیم کاری به صورت فاکتورهای مختلفی از جمله خمیر، پودر، سیم و پیش ساخته موجود است. انتخاب بین این نوع لحیم کاری نیازمند تجزیه و تحلیل کاربرد و نیازهای عمومی است. لحیم کاری پیش فرم خاص ترین (و محدود کننده) نوع است و از یک شکل از پیش ساخته شده برای کاربردهای تخصصی تشکیل شده است. لحیم‌های پیش‌فرم اغلب مهر و موم می‌شوند و ممکن است شامل شار انتگرال باشند.

خمیر لحیم کاری از پودر لحیم مخلوط شده با مواد شار ضخیم تشکیل شده است و با استفاده از یک شابلون بر روی PCB چاپ می شود. شار به عنوان یک چسب موقت برای نگه داشتن اجزا بر روی تخته تا زمانی که خمیر گرم شود عمل می کند. پس از حرارت دادن، پیوند فیزیکی قوی تری تشکیل می شود. خمیرها معمولاً از آلیاژهای قلع/سرب ساخته می شوند.

سیم لحیم کاری در طیف وسیعی از ضخامت ها و تنظیمات موجود است. سیم ممکن است حاوی شار باشد یا نباشد.

استانداردها

آلیاژهای لحیم کاری و استفاده از آنها توسط طیف گسترده ای از استانداردها کنترل می شود. نهادهای استاندارد زیر با استانداردهای مربوطه خود مرتبط هستند.

استانداردهای مواد هوافضا (AMS) توسط SAE International منتشر شده است که قبلاً به عنوان جامعه مهندسین خودرو شناخته می شد. این مجموعه از بیش از 6400 سند فنی شامل توصیه‌های فنی است که در مورد موشک‌ها، بدنه‌های هوایی، تجهیزات کنترل زمینی، پروانه‌ها و سیستم‌های پیشرانه اعمال می‌شود.

ASTM International - که قبلاً به عنوان انجمن آزمایش و مواد آمریکا شناخته می شد - یکی از قدیمی ترین سازمان های استاندارد بین المللی است که به طور مداوم کار می کند. ASTM بیش از 12000 استاندارد را حفظ می کند، از جمله انواع مختلف مربوط به لحیم کاری، از جمله:

• ASTM B579 -- پوشش های الکترورسوب شده از آلیاژهای قلع-سرب

• ASTM B907 - آلیاژهای پایه روی، قلع و کادمیوم که به عنوان لحیم کاری استفاده می شوند

• ASTM B828 -- ساخت اتصالات مویرگی با لحیم کاری لوله و اتصالات مس و آلیاژ مس

سازمان بین المللی استاندارد یا ISO یک سازمان استاندارد بین المللی شناخته شده است. استاندارد ISO 9453 آن یک استاندارد اصلی است که طیف گسترده ای از ترکیبات آلیاژ لحیم نرم را پوشش می دهد.

استانداردهای MIL-SPEC استانداردهای دفاعی ایالات متحده هستند که قابلیت همکاری، کیفیت، مشترک بودن و سازگاری کلی محصولات نظامی را تضمین می کنند. MIL-S-12204 یک استاندارد لحیم کاری قلع/سرب شناخته شده است.

سایر استانداردهای مربوط به آلیاژهای لحیم کاری را می توان در اینجا یافت .

منبع

globalspec.com