-Els fluxos de soldadura sense plom-normalment contenen colofonia, àcids orgànics (succinic, adípic, glutàric) i activadors d'halogenurs (amines, bromurs)-són agressius amb el PFA a temperatures de soldadura (250-350 graus). Els residus de flux a les beines de l'escalfador de PFA causen esquerdes superficials, inflor i permeació accelerada. El tractament post-curat (recuit tèrmic) dels escalfadors de PFA-normalment a 200 graus durant 4-8 hores-augmenta la cristalinitat del 40-45% al 55-60%. La cristalinitat més alta redueix el volum amorf disponible per a l'absorció de flux i l'atac químic. El PFA recuit mostra un 40-60% millor de resistència a l'atac de flux-sense plom que el PFA no recuit, tal com es mesura per l'augment de la duresa de la superfície i el temps d'inici de l'esquerda. El recuit també alleuja les tensions residuals de fabricació que agreugen el cracking per estrès ambiental (ESC). Per als forns de soldadura per ones o de reflux on els escalfadors de PFA es posen en contacte amb els vapors de flux, especificant PFA recuit allarga la vida útil de l'escalfador en 2-3 vegades.
Mecanisme d'atac de flux i benefici de recuit
Els flux-sense plom són més agressius que els flux-tradicionals basats en plom a causa de les temperatures de soldadura més altes (260 graus enfront de. 220 graus) i dels àcids orgànics més actius. A 260 graus, els vapors de flux es condensen a superfícies més fresques com els escalfadors de PFA. Els àcids orgànics es difonen a les regions amorfes de PFA, provocant inflor (augment de volum del 2-5%) i plastificació. Els activadors d'halogenurs catalitzen la escissió de la cadena, reduint el pes molecular. El resultat: la superfície es torna pegajosa, després es desenvolupen esquerdes fines i després butllofes. La cristalinitat de PFA és la barrera principal: les regions cristal·lines són impermeables a les molècules de flux; només les regions amorfes permeten la difusió. L'augment de la cristalinitat del 45% al 60% redueix el volum amorf en un 27%, reduint proporcionalment l'absorció de flux.
El recuit post-curat a 200 graus (per sota del punt de fusió del PFA de 305 graus) reorganitza les cadenes amorfes en lamines cristal·lines. El procés fa créixer els cristal·lits existents i en crea de nous. L'augment de la cristalinitat és permanent tret que el PFA es torni a fondre. El recuit també redueix la tensió residual (vegeu l'article #41), la qual cosa redueix la susceptibilitat a l'esquerda per estrès ambiental. Una superfície de PFA tensada s'esquerda més fàcilment en presència de flux; El PFA-alleujat d'estrès resisteix l'inici d'esquerdes.
Resistència comparativa a l'atac de flux lliure{0}}de plom
| Condició PFA | Cristalinitat (%) | Tensió residual (MPa) | Temps per esquerdar la superfície a un flux de vapor de 260 graus (hores) | Inflor després de 100 h (%) | Augment de la duresa després de 100 h (Shore D) |
|---|---|---|---|---|---|
| Sense recuit (com-extruït) | 42–46 | 4–6 | 50–100 | 3–5 | +8–12 |
| Recuit (200 graus, 4 h) | 52–56 | 2–3 | 120–200 | 1.5–2.5 | +4–6 |
| Recuit (200 graus, 8 h) | 56–60 | 1–2 | 200–300 | 1–2 | +2–4 |
| Recuit (220 graus, 4 h) | 58–62 | 1–2 | 250–350 | 1–2 | +2–4 (riscos de degradació) |
| Resina d'alta-cristalinitat (especialitat) + recuit | 60–65 | 1–2 | 300–500 | <1 | +1–2 |
| Resina d'alta-cristallinitat sense recocer | 55–58 | 4–5 | 150–250 | 1.5–2.5 | +3–5 |
Metodologia de prova de resistència al flux
Per qualificar els escalfadors PFA per al servei de soldadura-sense plom, feu servir la prova següent:
Exposeu les mostres de PFA al vapor de flux a 260 graus durant 100 hores. Utilitzeu un flux estàndard no-net (per exemple, Kester 951 o Alpha OM-340) en un recipient segellat amb mostres de PFA suspeses per sobre del flux líquid. Mantenir 260 graus ± 5 graus.
Traieu mostres i mesureu:
La duresa superficial (Shore D) hauria d'augmentar de -<5 units
El canvi de pes - hauria de ser<0.5% (swelling or extraction)
Inspecció visual amb un augment de 20 × - sense esquerdes, butllofes o pegajositat
Realitzeu una prova de flexió (mandril de 180 graus al voltant de 10 mm) - les mostres recuites s'han de doblegar sense esquerdar-se; les mostres no recobertes poden mostrar microesquerdes.
Per a l'especificació d'adquisició, cal que "l'escalfador PFA s'ha de recuit a 200 graus durant un mínim de 4 hores després de l'extrusió, amb un augment de cristalinitat certificat d'un mínim de 10 punts percentuals". Sol·liciteu dades DSC (calorimetria d'escaneig diferencial) que mostren la cristalinitat abans i després del recuit.
Experiència de camp en soldadura per ones
Una planta de muntatge de PCB utilitzava escalfadors de PFA en màquines de soldadura per ones per mantenir la temperatura del flux a 260 graus. Els escalfadors de PFA estàndard (no recoberts) fallaven cada 6-9 mesos a causa de l'esquerda superficial induïda per flux-. La planta va canviar a escalfadors de PFA post-curat (recuit) del mateix fabricant. Els escalfadors recuits van durar de 18 a 24 mesos, de 2,5 a 3 vegades més. El cost addicional (prima del 15 al 20%) es va recuperar en 6 mesos gràcies a la reducció de la mà d'obra de substitució i el temps d'inactivitat. La planta ara especifica el recuit per a tots els escalfadors de PFA en servei de flux.
Limitacions i quan el recuit no és suficient
El recuit millora la resistència al flux, però no fa que el PFA sigui impermeable. Per a l'exposició contínua al flux líquid (immersió) a 260 graus, no és adequat cap fluoropolímer-utilitza escalfadors de ceràmica o titani. El recuit és eficaç per a l'exposició al vapor i el contacte intermitent amb líquids. Per a fluxos d'halogenurs agressius (alt contingut de bromur), fins i tot el PFA recuit pot fallar en 500 hores. En aquests casos, utilitzeu un escalfador metàl·lic recobert de PFA-(on el metall ofereix una protecció addicional) o un escalfador de quars amb accessoris de PFA.
El recuit també té un inconvenient-: l'augment de la cristalinitat redueix la flexibilitat i la resistència a l'impacte (l'allargament a la ruptura cau del 300% al 200-250%). Per als escalfadors subjectes a xocs mecànics (varetes portàtils, servei de camp), es pot preferir PFA no recobert malgrat la menor resistència al flux.
Conclusió: el recuit augmenta la resistència al flux en 2–3×
El recuit tèrmic posterior al-curat dels escalfadors de PFA (200 graus, 4-8 hores) augmenta la cristalinitat del 40 al 45% al 55 al 60%, reduint el volum amorf entre un 25 i un 30%. La major cristalinitat millora la resistència a l'atac del flux de soldadura-sense plom entre 2 i 3 vegades, allargant el temps fins a l'esquerda superficial de 50 a 100 hores a 200 a 300 hores d'exposició al vapor. El recuit també alleuja l'estrès residual, reduint la susceptibilitat a l'esquerda de l'estrès ambiental. Per a la soldadura per ones, els forns de reflux o qualsevol aplicació on el PFA entra en contacte amb vapors de flux a 250-300 graus, especifiqueu PFA recuit. La prima de cost es justifica per una vida útil més llarga i un temps d'inactivitat reduït. Quan fins i tot el PFA recuit falla prematurament, canvieu el material de l'escalfador. Però per a la majoria del servei de flux, el recuit marca la diferència entre la substitució trimestral i anual. Recuit-lo o recobreu el vostre pressupost de manteniment. L'elecció és vostra.
