Bezolovnatá -tavidla pro pájení- obvykle obsahující kalafunu, organické kyseliny (jantarová, adipová, glutarová) a halogenidové aktivátory (aminy, bromidy)-jsou agresivní vůči PFA při teplotách pájení (250–350 stupňů). Zbytky tavidla na pláštích ohřívačů PFA způsobují praskání povrchu, bobtnání a zrychlené pronikání. Po-vytvrzení (tepelné žíhání) ohřívačů PFA-obvykle 200 stupňů po dobu 4–8 hodin-zvyšuje krystalinitu ze 40–45 % na 55–60 %. Vyšší krystalinita snižuje amorfní objem dostupný pro absorpci tavidla a chemické napadení. Žíhaný PFA vykazuje o 40–60 % lepší odolnost proti působení tavidla bez olova{21}} než nežíhaný PFA, měřeno zvýšením tvrdosti povrchu a dobou iniciace trhlin. Žíhání také uvolňuje zbytková výrobní napětí, která zhoršují praskání v prostředí (ESC). Pro vlnové pájecí pece nebo pece s přetavením, kde ohřívače PFA přicházejí do styku s výpary tavidla, prodlužuje specifikace žíhaného PFA životnost ohřívače 2–3×.
Flux Attack Mechanism a přínos žíhání
Tavidla-bez olova jsou agresivnější než tradiční tavidla na bázi olova-kvůli vyšším teplotám pájení (260 stupňů oproti . 220 stupňům) a aktivnějším organickým kyselinám. Při 260 stupních kondenzují páry tavidla na chladnějších površích, jako jsou ohřívače PFA. Organické kyseliny difundují do amorfních oblastí PFA a způsobují bobtnání (zvýšení objemu o 2–5 %) a plastifikaci. Halogenidové aktivátory katalyzují štěpení řetězce a snižují molekulovou hmotnost. Výsledek: povrch se stává lepkavým, pak se tvoří jemné praskliny a pak puchýře. Krystalinita PFA je primární bariérou: krystalické oblasti jsou nepropustné pro molekuly toku; pouze amorfní oblasti umožňují difúzi. Zvýšení krystalinity ze 45 % na 60 % snižuje amorfní objem o 27 %, což úměrně snižuje absorpci toku.
Po-vytvrzení žíhání při 200 stupních (pod bodem tání PFA 305 stupňů) se amorfní řetězce reorganizují na krystalické lamely. Proces roste stávající krystality a vytváří nové. Zvýšení krystalinity je trvalé, pokud se PFA nepřetaví. Žíhání také snižuje zbytkové napětí (viz článek č. 41), což snižuje náchylnost k praskání způsobenému namáháním. Namáhaný povrch PFA snadněji praská v přítomnosti tavidla; PFA -odlehčené od stresu odolává iniciaci trhlin.
Srovnávací odolnost vůči olověnému{0}}volnému útoku toku
| Stav PFA | Krystalinita (%) | Zbytkové napětí (MPa) | Doba do praskání povrchu při 260 stupních toku páry (hodiny) | Otok po 100 hodinách (%) | Zvýšení tvrdosti po 100 hodinách (Shore D) |
|---|---|---|---|---|---|
| Nežíhaný (jako-extrudovaný) | 42–46 | 4–6 | 50–100 | 3–5 | +8–12 |
| Žíhaný (200 stupňů, 4 hodiny) | 52–56 | 2–3 | 120–200 | 1.5–2.5 | +4–6 |
| Žíhaný (200 stupňů, 8 hodin) | 56–60 | 1–2 | 200–300 | 1–2 | +2–4 |
| Žíhaný (220 stupňů, 4 hodiny) | 58–62 | 1–2 | 250–350 | 1–2 | +2–4 (snížení rizika) |
| Pryskyřice s vysokou{0}}krystalinitou (speciální) + žíhané | 60–65 | 1–2 | 300–500 | <1 | +1–2 |
| Nežíhaná, vysoce-krystalická pryskyřice | 55–58 | 4–5 | 150–250 | 1.5–2.5 | +3–5 |
Metodika testování odolnosti proti toku
Chcete-li ohřívače PFA kvalifikovat pro službu pájení bez olova-, použijte následující test:
Vzorky PFA vystavte působení par při 260 stupních po dobu 100 hodin. Použijte standardní nečisté tavidlo (např. Kester 951 nebo Alpha OM-340) v utěsněné nádobě se vzorky PFA zavěšenými nad tokem kapaliny. Udržujte 260 stupňů ± 5 stupňů.
Odeberte vzorky a změřte:
Tvrdost povrchu (Shore D) - by se měla zvýšit<5 units
Změna hmotnosti - by měla být<0.5% (swelling or extraction)
Vizuální kontrola při 20násobném zvětšení - žádné praskliny, puchýře nebo lepkavost
Proveďte zkoušku ohybem (180 stupňů kolem 10 mm trnu) - žíhané vzorky by se měly ohnout bez prasklin; nežíhané vzorky mohou vykazovat mikrotrhliny.
Pro specifikaci nákupu požadujte "Ohřívač PFA musí být žíhán při 200 stupních po dobu minimálně 4 hodin po vytlačování, s certifikovaným zvýšením krystalinity minimálně o 10 procentních bodů." Vyžádejte si data DSC (diferenciální skenovací kalorimetrie) ukazující krystalinitu před a po žíhání.
Praxe v oboru pájení vlnou
Závod na montáž desek plošných spojů používal ohřívače PFA ve vlnových pájecích strojích k udržení teploty tavidla na 260 stupních. Standardní (nežíhané) ohřívače PFA selhaly každých 6–9 měsíců kvůli praskání povrchu-tavením. Závod přešel na post-vytvrzené (žíhané) ohřívače PFA od stejného výrobce. Žíhané ohřívače vydržely 18–24 měsíců-2,5–3× déle. Dodatečné náklady (15–20% prémie) byly vráceny do 6 měsíců díky snížení práce na výměnu a prostojů. Závod nyní specifikuje žíhání pro všechny ohřívače PFA v provozu s tavidlem.
Omezení a kdy žíhání nestačí
Žíhání zlepšuje odolnost tavidla, ale nečiní PFA nepropustným. Pro nepřetržité vystavení kapalnému toku (ponoření) při 260 stupních není vhodný žádný fluoropolymer-použijte keramické nebo titanové ohřívače. Žíhání je účinné pro vystavení výparům a přerušovaný kontakt s kapalinou. U agresivních halogenidových tavidel (vysoký obsah bromidu) může i žíhaný PFA selhat do 500 hodin. V takových případech použijte kovový ohřívač potažený PFA- (kde kov poskytuje záložní ochranu) nebo křemenný ohřívač s armaturami PFA.
Žíhání má také kompromis-: zvýšená krystalinita snižuje flexibilitu a odolnost proti nárazu (prodloužení při přetržení klesne z 300 % na 200–250 %). U ohřívačů vystavených mechanickým otřesům (přenosné hůlky, provoz v terénu) může být preferován nežíhaný PFA i přes nižší odpor tavidla.
Závěr: Žíhání zvyšuje odolnost proti toku 2–3×
Po-vytvrzení tepelné žíhání ohřívačů PFA (200 stupňů, 4–8 hodin) zvyšuje krystalinitu ze 40–45 % na 55–60 % a snižuje amorfní objem o 25–30 %. Vyšší krystalinita 2–3× zlepšuje odolnost proti působení tavidla bez olova{11}}, čímž se prodlužuje doba do praskání povrchu z 50–100 hodin na 200–300 hodin při vystavení páře. Žíhání také zmírňuje zbytkové pnutí a snižuje náchylnost k praskání způsobenému vnějším namáháním. Pro pájení vlnou, přetavovací pece nebo jakoukoli aplikaci, kde PFA přichází do styku s výpary tavidla při 250–300 stupních, specifikujte žíhaný PFA. Nákladová prémie je odůvodněna delší životností a zkrácením prostojů. Když i žíhaný PFA předčasně selže, přepněte materiál ohřívače. Ale pro většinu služeb tavidla představuje žíhání rozdíl mezi čtvrtletní a roční výměnou. Vyžíháte to, nebo žíháte svůj rozpočet na údržbu. Volba je na vás.
