無鉛錫膏助焊劑中基體材料和活性劑相結(jié)合在回流焊接過程中的作用

2022-01-12

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關(guān)鍵詞：金屬表面,無鉛錫膏,助焊劑,基體,焊料,焊接,漫流,表面,氧化,界面張力

前面提到了無鉛錫膏中基體材料的種類和作用，同時(shí)我們知道，在無鉛錫膏助焊劑體系中不止有基體材料，那么下面簡單介紹一下無鉛錫膏助焊劑中基體材料和活性劑相結(jié)合，在再流焊接過程中可發(fā)揮哪些作用?

(1)除去被焊基體金屬表面的氧化膜。
錫膏助焊劑中的松香在錫膏合金顆粒熔融之前熔融并覆蓋在焊接區(qū)域基體金屬的表面上，隨后釋放出活性除去金屬表面的氧化物。錫膏助焊劑中的松香對(duì)銅的氧化物的清除作用可用下述化學(xué)反應(yīng)式描述:

2C₁₉H₂₀COOH+Cu₂O→2C₁₉H₂₀RCOOCu+H?O

由于松香也是有機(jī)酸，作為錫膏基體材料也具有潔凈金屬表面的作用。但因其效果比較弱，故需再在錫膏助焊劑中添加活性物質(zhì)，目的是為了進(jìn)一步強(qiáng)化其潔凈作用。

(2)防止焊接基體金屬在加熱過程中二次氧化。
隨著焊接溫度的提高，基體金屬表面的再氧化現(xiàn)象更加嚴(yán)重。所以，錫膏助焊劑必須對(duì)被凈化的基體金屬表面提供保護(hù)。錫膏助焊劑應(yīng)在整個(gè)基體金屬表面形成薄膜，并將基體金屬包裹起來，與空氣隔離，以防止焊接過程中金屬的二次氧化。

(3)降低錫膏焊接時(shí)的表面張力。
焊接區(qū)域的錫膏助焊劑可以通過促進(jìn)錫膏漫流來影響表面能量平衡，降低錫膏焊接時(shí)的表面張力和接觸角。

γ_SF>γ_LF是液體潤濕固體的基本條件。覆蓋著氧化膜的固體金屬表面比起無氧化膜的潔凈表面，表面自由能顯著減小，致使γSF<γLF而出現(xiàn)不潤濕現(xiàn)象。焊接中使用錫膏助焊劑可以清除錫膏合金顆粒和被焊金屬表面的氧化膜，改善潤濕。而且當(dāng)液態(tài)錫膏合金和被焊金屬表面覆蓋了一層助焊劑之后，他們之間的界面張力發(fā)生了變化，如圖所示。

液態(tài)錫膏合金終止漫流是的平衡方程為

γ_SF=γ_LS+γ_LFcosθ

cosθ=(γ_SF=γ_LS)/γ_LF

γ_SF-被焊金屬和助焊劑之間的界面張力;
γ_LF-液態(tài)焊料和助焊劑界面上的界面張力;
γ_LS-液態(tài)焊料和被焊金屬之間的界面張力。

由上式可知，要提高錫膏潤濕性(減小θ角)，必須增大γ_SF或減小γ_LF及γ_LS。錫膏助焊劑的作用除了清除被焊金氧化膜使γ_SF增大外，另一重要作用即為減小液態(tài)間的界面張力γ_LF。

(4)傳熱。
一般被焊接的接頭部都存在不少間隙。這些間隙中的空氣在焊接過程中起到隔熱的作用，因而造成傳熱不良。如果這些間隙充滿焊劑，可以加速傳熱，快速達(dá)到熱平衡。

(5)促進(jìn)液態(tài)錫膏合金的漫流。
預(yù)加熱后的錫膏助焊劑進(jìn)入再流區(qū)后活性急劇增加，粘度急劇下降，形成了在金屬表面的第二次漫流。并且其在被焊接的金屬表面快速展開。錫膏助焊劑第二次漫流過程形成的漫流力附著在液體焊料上，從而拖動(dòng)液體金屬的漫流過程。

-End-

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