錫焊(釬焊)機理
發布時間:2014/5/22 21:42:18 訪問次數:1931
焊接過程是焊接金屬表面、熔融焊料、焊劑和空氣等之間相互作用的復雜過程。
釬焊過程中助焊劑與金屬表面(母材)、熔融焊料之間的相互作用
Cu暴露在空氣中很容易氧化,LM4040B30IDCKR生成表面氧化膜,低溫時生成暗紅色的氧化亞銅Cu20,高溫時生成黑色的氧化銅Cu0。Sn-Pb合金在固態時不易氧化,但在熔融狀態下極易氧化,主要生成黑色的Sn0,在助焊劑作用下還會生成白色的Sr102及少量的Pb0。金屬表面所有的氧化物都會妨礙焊接的發生。因此焊接過程需要加助焊劑去除氧化物。
助焊劑中的主要成分是松香、活性劑、添加劑、溶劑等。
下面以采用母材Cu與Sn基焊料用松香脂助焊劑焊接為例,分析它們之間的相互作用。
1.助焊劑與母材之間的反應
①松香去除氧化膜。松香的主要成分是松香酸C19H29COOH,軟化點為74℃。170~175℃呈活性反應,隨著溫度升高松香酸的活性逐漸增大,升到230~250℃轉化為不活潑的焦松香酸,300℃以上無活性。松香酸和Cu20、Cu0反應生成松香酸銅。松香酸銅(殘留物)能溶于有機溶劑,町以清洗掉。松香酸在常溫下和300℃以上不能和Cu20、Cu0起反應。
4C19H29COOH+ Cu20——專2Cu(OCOC19H29)2+H20 f (18-1)
2C19H29COOH+Cu0——專Cu(OCOC19H29)2+H20 f (18-2)
②活性劑去除氧化膜。活性劑是一種強還原劑,通常使用的活性劑是有機胺的鹽酸鹽。這些活性劑在加熱時能釋放出HC1并與Cu20起還原反應,生成氯化物(殘留物)。氯化物能溶于水和溶劑,可以清洗掉。
③有機鹵化物去氧化膜。
④助焊劑中的金屬鹽與母材進行置換反應。
2.肋焊劑與焊料之間的反應
①松香酸和Sn0、Pb0反應生成松香酸錫和松香酸鉛。
2C19H29COOH+ Sn0——專Sn(OCOC19H29)2+ H20 f
2C19H29COOH+Pb0 -*Pb(OCOC19H29)2+H20 f (18-5)
②助焊劑中的活化劑在加熱時能釋放出HCI,與Sn0和Pb0起還原反應,使焊料表面的氧化膜生成SnCI2和PbCl2(殘留物)。SnCI2和PbCI2能溶于水和溶劑,可以清洗掉。
③活化劑的活化反應產生激活能,減小界面張力,提高浸潤性。
④焊料氧化,產生錫渣。
焊接過程是焊接金屬表面、熔融焊料、焊劑和空氣等之間相互作用的復雜過程。
釬焊過程中助焊劑與金屬表面(母材)、熔融焊料之間的相互作用
Cu暴露在空氣中很容易氧化,LM4040B30IDCKR生成表面氧化膜,低溫時生成暗紅色的氧化亞銅Cu20,高溫時生成黑色的氧化銅Cu0。Sn-Pb合金在固態時不易氧化,但在熔融狀態下極易氧化,主要生成黑色的Sn0,在助焊劑作用下還會生成白色的Sr102及少量的Pb0。金屬表面所有的氧化物都會妨礙焊接的發生。因此焊接過程需要加助焊劑去除氧化物。
助焊劑中的主要成分是松香、活性劑、添加劑、溶劑等。
下面以采用母材Cu與Sn基焊料用松香脂助焊劑焊接為例,分析它們之間的相互作用。
1.助焊劑與母材之間的反應
①松香去除氧化膜。松香的主要成分是松香酸C19H29COOH,軟化點為74℃。170~175℃呈活性反應,隨著溫度升高松香酸的活性逐漸增大,升到230~250℃轉化為不活潑的焦松香酸,300℃以上無活性。松香酸和Cu20、Cu0反應生成松香酸銅。松香酸銅(殘留物)能溶于有機溶劑,町以清洗掉。松香酸在常溫下和300℃以上不能和Cu20、Cu0起反應。
4C19H29COOH+ Cu20——專2Cu(OCOC19H29)2+H20 f (18-1)
2C19H29COOH+Cu0——專Cu(OCOC19H29)2+H20 f (18-2)
②活性劑去除氧化膜。活性劑是一種強還原劑,通常使用的活性劑是有機胺的鹽酸鹽。這些活性劑在加熱時能釋放出HC1并與Cu20起還原反應,生成氯化物(殘留物)。氯化物能溶于水和溶劑,可以清洗掉。
③有機鹵化物去氧化膜。
④助焊劑中的金屬鹽與母材進行置換反應。
2.肋焊劑與焊料之間的反應
①松香酸和Sn0、Pb0反應生成松香酸錫和松香酸鉛。
2C19H29COOH+ Sn0——專Sn(OCOC19H29)2+ H20 f
2C19H29COOH+Pb0 -*Pb(OCOC19H29)2+H20 f (18-5)
②助焊劑中的活化劑在加熱時能釋放出HCI,與Sn0和Pb0起還原反應,使焊料表面的氧化膜生成SnCI2和PbCl2(殘留物)。SnCI2和PbCI2能溶于水和溶劑,可以清洗掉。
③活化劑的活化反應產生激活能,減小界面張力,提高浸潤性。
④焊料氧化,產生錫渣。
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