行业资讯丨选择焊料合金

焊接是在珠宝制造,水暖和电子制造等各种应用中使用的常见金属加工技术。它涉及熔化填充金属(焊料)并将其流入金属接头。因此,对于填充金属,具有比被接合的金属低的熔点是重要的。焊接会产生“合理的永久性”密封,这意味着除非通过拆焊有意使密封反向,否则接头应固定住。

从最基本的意义上讲,焊接由焊料合金和热源(通常是烙铁或焊枪)组成,以使焊料融化并流入到位。焊接机是更先进的设备,除了手动焊接技术外,还提供其他功能。

焊料通常使用熔点在180°C至190°C之间的合金制成。需要注意的是,尽管使用焊料来形成牢固的金属接头,但实际上它并不会与要连接的固体金属融合。由于焊料合金在连接金属零件之前需要先润湿金属零件的表面,因此零件必须被加热到高于焊料熔点的温度。

焊料成分可包括助焊剂以改善流动性。由于加热金属会导致快速氧化,因此还使用助焊剂从金属表面清除氧化层,以提供用于焊接的清洁表面;下图显示了此过程。常见的助焊剂包括氯化铵,氯化锌,松香和盐酸。

焊料的熔点,毒性和用途在很大程度上取决于其合金金属。所有焊料以前都含有铅,但是最近对毒性和铅中毒的担忧促使无铅焊料得到更广泛的使用。

合金被指定为化学式的一种,每种元素的百分比以下标表示。例如,将包含63%锡和37%铅的锡/铅焊料称为Sn63Pb37。

铅焊料

锡/铅(或锡/铅)合金是非常常见的通用焊料,用途广泛。像大多数焊料一样,Sn / Pb的元素浓度取决于预期的应用。下表列出了一些常见的浓度,熔点和应用。

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由于对含铅产品的限制越来越严格,因此锡/铅焊料和铅焊料的使用量总体上正在稳步下降。Sn / Pb焊料通常已从管道应用中消失,转而使用银合金,但仍在电气和电子制造,气体管线和黄铜焊接中使用。

铅/锌(Pb / Zn)焊料比传统的Sn / Pb焊料便宜,原因是锡的成本相对较高。一些铅/锌合金,例如Sn30Pb50Zn20,被广泛用于经济连接金属,包括铝和铸铁。该组合物也已用于修复镀锌表面。通常,将锌添加到焊料合金中以降低熔点并降低成本。

无铅焊料

随着有关无铅产品的新法规和税收优惠的通过,无铅焊料变得越来越普遍。欧盟(EU)于2006年通过的《废弃电子电气设备(WEEE)和有害物质限制(RoHS)指令》实际上禁止在欧洲制造的消费电子产品中故意使用铅焊料。

无铅焊料通常使用铟(In),锡或铝(Al)的某种组合。镉锌(Cd-Zn)焊料虽然被视为无铅合金,但由于该指令禁止镉和铅,因此不符合RoHS要求。除Cd-Zn以外,大多数无铅焊料均无毒。

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纯铟焊料通常用于电子制造业。铟合金对于用金,陶瓷,石英或玻璃基材焊接表面贴装(SMT)组件和零件非常有用。它具有约157°C(314.6°F)的低熔点。铟焊料最适合低温应用,并且可以在低温环境中保持密封。

锡/锑(Sn / Sb)是高强度合金。它广泛用于水暖行业以及电子应用中,用于引脚焊接和管芯连接。锡/锑焊料即使在高温环境下也能形成牢固的结合,并具有良好的热疲劳强度。Sn / Sb合金的熔融温度约为235°C(455°F),还用于空调,制冷,彩色玻璃和散热器应用中。

锡/银(Sn / Ag)焊料代表通常用于波峰焊和回流焊的一组常见合金。通常,将银添加到合金中以提高机械强度,尽管通常将其限制在合金总成分的3%以下,以降低延展性和开裂不良的风险。常见的组成包括Sn95.8Ag3.5Cu0.7和Sn96.5Ag3.5,它们分别具有较高的熔点,分别为217°C和221°C。

锌/铝(Zn / Al)焊料的熔点非常高,为382°C(719.6°F),特别适用于焊接铝。锌/铝具有有利于良好润湿的组成。

镉/锌(Cd / Zn)合金是用于连接大多数金属(尤其是铝和铜)的中温焊料。镉/锌焊料形成结实,耐腐蚀的接头,适用于高振动和高应力的应用。尽管Cd / Zn合金有几种不同的成分,但大多数的熔点约为265°C(509°F)。

外形因素的考虑

瓶坯焊料形状有多种形状系数,包括焊膏,粉末,焊丝和瓶坯。在这些焊料类型之间进行选择需要对应用和一般需求进行分析。瓶坯焊料是最特殊的(也是限制性的)类型,由为特殊应用而设计的预制形状组成。预成型焊锡经常被冲压,并且可能包含整体助焊剂。

焊膏由混合有厚焊剂的焊锡粉组成,并使用模版“印刷”到PCB上。助焊剂用作临时粘合剂,可将组件固定在板上,直到糊状物被加热为止。加热后,形成更牢固的物理键。锡膏通常由锡/铅合金制成。

焊锡的选择显然需要仔细分析应用要求,所需的接头特性和连接的材料。通过在过程中尽早考虑这些特性,可以获得高质量的接头,而无需返工或重新焊接。

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